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Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica
PROFESIONAL TÉCNICO EN
ELECTROMECÁNICA
Manual Teórico Práctico del
Curso-Módulo Ocupacional
APLICACIONES DE LA METROLOGÍA
1er. Semestre
SECRETARÍA DE
EDUCACIÓN
PÚBLICA
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 2
PARTICIPANTES
Coordinadores
Director General: Joaquín Ruiz Nando Suplente del Director General
Secretario Académico: Marco Antonio Norzagaray
Director de Diseño
Curricular de la Gustavo Flores Fernández
Formación Ocupacional:
Revisor:
Asociación Mexicana de
Ingenieros Mecánicos
y Electricistas. Sección
Metropolitana
Presidente de la AMIME
Sección Metropolitana: Dr. Miguel Toledo Velázquez
Autores:
Instalación y Mantenimiento
Electromecánica
Manual del curso – módulo autocontenido
Aplicaciones de la Metrología
D.R. ©2004 CONALEP
Prohibida la reproducción total o parcial de
esta obra, incluida la portada, por cualquier
medio sin autorización por escrito del
CONALEP. Lo contrario representa un acto
de piratería intelectual perseguido por la
ley Penal.
E-CBNC
Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C.P. 52140
Metepec, Estado de México.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 3
ÍNDICE
Participantes
I. Mensaje al alumno
II. Como utilizar este manual
III. Propósito del curso módulo autocontenido
IV. Normas de competencia laboral
V. Especificaciones de evaluación
VI. Mapa curricular del curso módulo autocontenido
CAPÍTULO 1 . INTRODUCCIÓN A LA MEDICIÓN.
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
Sumario
1.1 Aplicar los instrumentos de medición dimensional: vernier y micrómetro
1.2 Emplear el goniómetro e indicador de carátula y bloque patrón en mediciones
mecánicas
Prácticas y listas de cotejo
Autoevaluación de conocimientos
CAPÍTULO 2 . MANEJO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
Sumario
2.1 Emplear los instrumentos para medición de presión
2.2 Aplicar los instrumentos para medir temperatura
2.3 Manejar los instrumentos para medir flujo y velocidad
Prácticas y listas de cotejo
Autoevaluación de conocimientos
CAPÍTULO 3 MANTENIMIENTO Y CALIBRACIÓN DEL EQUIPO DE MEDICIÓN
Mapa curricular de la unidad de aprendizaje
Sumario
3.1 Aplicar los instrumentos para medir corriente eléctrica
3.2 Emplear los instrumentos para medir tensión eléctrica
3.3 Manejar el óhmetro
3.4 Emplear el osciloscopio
Prácticas y listas de cotejo
Autoevaluación de conocimientos
RESPUESTAS A LAS AUTOEVALUACIONES DE CONOCIMIENTOS POR CAPÍTULO
GLOSARIO
GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBNC
BIBLIOGRAFIA
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 4
I. MENSAJE AL ALUMNO
El Conalep a partir de la Reforma Académica 2003, diseña y actualiza sus carreras,
innovando sus perfiles, planes y programas de estudio, manuales teórico prácticos, con
los avances educativos, científicos, tecnológicos y humanísticos predominantes en el
mundo globalizado acordes también a las necesidades del país para conferir una mayor
competitividad a sus egresados, por lo que se crea la modalidad de Educación y
Capacitación Basada en Competencias Contextualizadas, que considera las tendencias
internacionales y nacionales de la educación tecnológica, lo que implica un reto
permanente en la conjugación de esfuerzos.
¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL CURSO - MÓDULO AUTOCONTENIDO
APLICACIONES DE LA METROLOGÍA!
Este manual teórico práctico que apoya al módulo autocontenido, ha sido diseñado bajo
la Modalidad Educativa Basada en Competencia Contextualizadas, con el fin de
ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo de conocimientos, habilidades y
actitudes que contribuyan a elevar tu potencial productivo, y a la vez que satisfagan las
demandas actuales del sector laboral, te formen de manera integral y tengas la
oportunidad de realizar estudios a nivel superior.
Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y
prácticas con simuladores, vivencias y casos reales para promover un aprendizaje
integral y significativo, a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar
evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de competencias laboral
y complementarias requeridas.
El conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el
mejoramiento de tu desempeño laboral y social, lo cual te permitirá llegar tan lejos
como quieras en el ámbito profesional y laboral.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 5
II. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL
Las instrucciones generales que a continuación se te pide que realices, tienen la
intención de conducirte a que vincules las competencias requeridas por el mundo de
trabajo con tu formación de profesional técnico.
Redacta cuales serían tus objetivos personales al estudiar este curso -módulo
autocontenido.
Analiza el Propósito del curso del módulo autocontenido que se indica al principio
del manual y contesta la pregunta ¿Me queda claro hacia dónde me dirijo y qué
es lo que voy a aprender a hacer al estudiar el contenido del manual? si no lo
tienes claro pídele al docente que te lo explique.
Revisa el apartado especificaciones de evaluación son parte de los requisitos
que debes cumplir para aprobar el curso - módulo. En él se indican las
evidencias que debes mostrar durante el estudio del curso -módulo ocupacional
para considerar que has alcanzado los resultados de aprendizaje de cada
unidad.
Es fundamental que antes de empezar a abordar los contenidos del manual
tengas muy claros los conceptos que a continuación se mencionan: competencia
laboral, competencia central, competencia básica, competencia clave, unidad de
competencia (básica, genéricas específicas), elementos de competencia, criterio
de desempeño, campo de aplicación, evidencias de desempeño, evidencias de
conocimiento, evidencias por producto, norma técnica de institución educativa,
formación ocupacional, módulo autocontenido, módulo integrador, unidad de
aprendizaje, y resultado de aprendizaje. Si desconoces el significado de los
componentes de la norma, te recomendamos que consultes el apartado glosario
de términos, que encontrarás al final del manual.
Analiza el apartado «Normas Técnicas de Competencia Laboral, Norma Técnica
de Institución Educativa».
Revisa el Mapa Curricular del curso – módulo autocontenido. Esta diseñado para
mostrarte esquemáticamente las unidades y los resultados de aprendizaje que te
permitirán llegar a desarrollar paulatinamente las competencias laborales que
requiere la ocupación para la cual te estás formando.
Revisa la Matriz de Competencias del curso -módulo autocontenido. Describe las
competencias laborales, básicas y claves que se contextualizan como parte de la
metodología que refuerza el aprendiza lo integra y lo hace significativo
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 6
Analiza la Matriz de contextualización del curso-módulo autocontenido. Puede
ser entendida como la forma en que, al darse el proceso de aprendizaje, el sujeto
establece una relación activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto
desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le
permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto aprende durante la
interacción social, haciendo del conocimiento un acto individual y social
Realiza la lectura del contenido de cada capítulo y las actividades de aprendizaje
que se te recomiendan. Recuerda que en la educación basada en normas de
competencia laborales la responsabilidad del aprendizaje es tuya, ya que eres el
que desarrolla y orienta sus conocimientos y habilidades hacia el logro de
algunas competencias en particular.
Analiza la Matriz de contextualización del curso-módulo autocontenido. Puede
ser entendida como la forma en que, al darse el proceso de aprendizaje, el sujeto
establece una relación activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto
desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le
permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto aprende durante la
interacción social, haciendo del conocimiento un acto individual y social
En el desarrollo del contenido de cada capítulo, encontrarás ayudas visuales
como las siguientes, haz lo que ellas te sugieren efectuar. Si no haces no
aprendes, no desarrollas habilidades, y te será difícil realizar los ejercicios de
evidencias de conocimientos y los de desempeño.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 7
Imágenes de referencia
Estudio individual Investigación documental
Consulta con el docente Redacción de trabajo
Comparación de resultados
con otros compañeros Repetición del ejercicio
Trabajo en equipo Sugerencias o notas
Realización del ejercicio Resumen
Observación
Consideraciones sobre
seguridad e higiene
Investigación de campo Portafolios de evidencias
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 8
III. PROPÓSITO DEL CURSO-MÓDULO AUTOCONTENIDO
Al finalizar el módulo, el alumno manejará los instrumentos empleados de mediciones
mecánicas de sólidos y fluidos, así como los utilizados en mediciones eléctricas y
electrónicas, para la realización de lecturas de las variables mecánicas se sistemas
mecánicos, eléctricos y electrónicos como son: longitud, angulos, presión,
temperatura, flujo, tensión eléctrica, corriente eléctrica, resistencia, entre otras que
permitan garantizar el funcionamiento de los equipos y sistemas electromecánicos y
de telecomunicaciones, siguiendo los procedimientos y especificaciones establecidos
por el fabricante.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 9
IV. NORMAS TÉCNICAS DE COMPETENCIA LABORAL O NORMA
DE INSTITUCIÓN EDUCATIVA
Para que analices la relación que guardan las partes o componentes de la NTCL o NIE
con el contenido del programa del curso – módulo autocontenido de la carrera que
cursas, te recomendamos consultarla a través de las siguientes opciones:
Acércate con el docente para que te permita revisar su programa de estudio del
curso - módulo autocontenido de la carrera que cursas, para que consultes el
apartado de la norma requerida.
Visita la página WEB del CONOCER en www.conocer.org.mx en caso de que el
programa de estudio del curso - módulo ocupacional esta diseñado con una
NTCL.
Consulta la página de Intranet del CONALEP http://intranet/ en caso de que el
programa de estudio del curso - módulo autocontenido está diseñado con una
NIE.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 10
V. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN
Durante el desarrollo de las prácticas de ejercicio también se estará evaluando el
desempeño. El docente mediante la observación directa y con auxilio de una lista de
cotejo confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y
el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de
desempeño.
Las autoevaluaciones de conocimientos correspondientes a cada capítulo además de
ser un medio para reafirmar los conocimientos sobre los contenidos tratados, son
también una forma de evaluar y recopilar evidencias de conocimiento.
Al término del curso - módulo deberás presentar un Portafolios de Evidencias1
, el cual
estará integrado por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas de ejercicio,
las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del
manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del curso - módulo,
con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido
la competencia laboral.
Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de evaluación,
nombre y firma del evaluador y plan de evaluación.
1
El portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las
destrezas con que cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra los registros y productos de sus competencias previas
y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica (CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación de la educación y
capacitación basada en competencias, Pág. 180).
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 11
MAPA CURRICULAR DEL CURSO – MÓDULO OCUPACIONAL
1.1. Identificar los tipos de metrología para aplicarlos en la medición de
parámetros físicos. 4 hrs.
1.2. Realizar operaciones con números para aplicarlos en la medición de
parámetros físicos. 12 hrs.
2.1. Manejar los instrumentos de medición dimensional para la medición
de piezas en la industria. 30 hrs.
2.2. Manejar los instrumentos de medición eléctrica para la verificación de
variables eléctricas en la industria. 30 hrs.
2.3. Manejar instrumentos de medición para la verificación de variables
hidráulicas, neumáticas, térmicas y mecánicas en la industria. 10 hrs.
3.1. Realizar el mantenimiento preventivo a los diversos aparatos de
medición para asegurar el perfecto funcionamiento en la medición de
los parámetros físicos. 4 hrs.
3.2. Calibrar instrumentos de medición de acuerdo a las técnicas
establecidas y equipo especificado. 18 hrs.
Módulo
Unidad de
Aprendizaje
Resultados
de
Aprendizaje
Aplicaciones
de la
Metrología.
108 Horas
3. Mantenimiento
y calibración del
equipo de
medición.
22 hrs.
2. Manejo de
instrumentos
de medición
70 hrs.
1. Introducción a
la medición.
16 hrs.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 12
CAPÍTULO 1 . INTRODUCCIÓN A LA MEDICIÓN
MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
1.1. Identificar los tipos de metrología para aplicarlos en la medición de
parámetros físicos. 4 hrs.
1.2. Realizar operaciones con números para aplicarlos en la medición de
parámetros físicos. 12 hrs.
Módulo
Unidad de
Aprendizaje
Resultados
de
Aprendizaje
Aplicaciones
de la
Metrología.
II. 108 Horas
.1. Introducción a
la medición.
16 hrs.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 13
1.1 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DIMENSIONAL
La metrología es la ciencia que trata de la medidas de los sistemas de unidades
adoptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. Abarca varios
campos, tales como la metrología térmica, eléctrica, acústica, dimensional, en otras.
La metrología dimensional dentro de la industria (sobre todo en la industria metal –
mecánica) es una de las más utilizadas. La metrología dimensional se puede clasificar
según su campo de aplicación en:
• Longitud: interiores, exteriores y profundidades
• Ángulos: ángulo cualesquiera
• Superficies: Rugosidad
• Formas: rectitud, planitud, paralelismo, perpendicularidad, concentricidad, etc.
Los instrumentos para mediciones de longitud pueden ser de medida directa, cuando el
valor de la medida se obtiene directamente de los trazos y divisiones de los
instrumentos (como son el metro, regla graduada, calibradores vernier, micrómetros,
etc.) o bien puede ser indirecta, donde para obtener el valor de la medida se necesita
compararla con alguna referencia (todos los comparadores). La Tabla 1.1 muestra una
relación de las medidas y los instrumentos.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 14
Tabla 1.1 Tipos de Medición e Instrumentos en metrología dimensional
Al realizar una medición las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales,
aun cuando las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo
instrumento, el mismo método y en el mismo ambiente (repetibilidad); si las mediciones
las hacen diferentes personas con distintos instrumentos o métodos o en ambientes
diferentes, entonces las variaciones en las lecturas son mayores (reproducibilidad).
Esta variación puede ser relativamente grande o pequeña, pero siempre existirá. Los
errores pueden ser diversos y dependen de varios factores. En la Tabla 1.2 se
muestran los diferentes errores que pueden existir en una medición:
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 15
Tabla 1.2 Errores en una Medición
1.2 VERNIER
El calibrador vernier es un instrumento de medición directa, con el cual se pueden hacer
mediciones con cierto grado de exactitud, de acuerdo a la legibilidad del mismo. Este
instrumento está compuesto de una regla rígida graduada en cuyo extremo lleva un
palpador fijo (Figura 1.1), sobre esta regla se desliza un cursor al que se le da el
nombre de Vernier o Nonio, cuyas graduaciones difieren de la regla principal; y son las
que determinan la legibilidad del instrumento. Este cursor va unido otro tope al que se
denomina palpador móvil.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 16
Figura 1.1 Partes Principales de un Calibrador Vernier
El principio de funcionamiento del Vernier es el siguiente: Si la magnitud que se mide
está dada por un número entero, el origen del vernier (la regla nonio) indica
exactamente este valor sobre la regla (en la escala principal). Si en cambio fuera un
número decimal, el origen del vernier caerá dentro dos trazos de la regla y el trazo del
vernier que coincida frente a un trazo de la regla representa la fracción.
El calibrador Vernier tiene una gran flexibilidad para poder medir ya que este puede
medir longitud, profundidad e interiores. Por lo que por su sencillez y flexibilidad es uno
de los principales instrumentos de medición en la industria.
Clasificación de Calibradores por tamaño y tipo
Hay calibradores disponibles en diversos tamaños, con alcances de medición de 100
mm a 3 m (4 a 120 pulg). Generalmente los tipos de calibrador vernier estándar son los
siguientes:
• Calibrador Tipo M: La figura 1.2 muestra un calibrador vernier tipo M (llamado
calibrador con barra de profundidades). Este calibrador tiene un cursor abierto y
puntas para medición de interiores.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 17
Figura 1.2 Medición de Interiores, Exteriores y Profundidades con el Calibrador Vernier
• Calibrador Tipo CM: En la figura 1.3 se observa el calibrador vernier tipo CM,
tienen 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 achaflanada, por lo que
tienen una mayor resistencia al desgaste y daño, además de carecer de barra de
profundidades.
Figura 1.3 Calibrador Vernier tipo CM
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 18
• Calibrador con Puntas desiguales: Este tipo de calibrador permite ajustar
verticalmente, aflojando un tornillo de fijación, la punta de medición sobre la
cabeza del brazo principal (Figura 1.4), lo que posibilita medir dimensiones en
piezas escalonadas que no puedan medirse con calibradores estándar.
Figura 1.4 Calibrador Vernier con Puntas Desiguales
• Calibrador con Punta de medición abatible: El calibrador de este tipo tiene la
punta de medición dispuesta de tal modo que puede girar ± 90º alrededor de un
eje paralelo a la línea de medición (Figura 1.5), por tanto, puede medir piezas
escalonadas y ejes con secciones descentradas que no pueden medirse con
calibradores estándar.
Figura 1.5 Calibrador Vernier con Punta Abatible
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 19
• Calibrador con puntas largas: Este calibrador es un diseño modificado de los
calibradores tipo C y CM; tiene un brazo principal y unas puntas de medición
mas largas que los tipos normales y puede medir diámetros exteriores grandes
que no pueden medirse con los calibradores estándar. Este calibrador se
muestra en la Figura 1.6.
Figura 1.6 Calibrador con Puntas Largas
• Calibrador con punta desigual para medir la distancia entre centros de agujeros:
Este calibrador tiene puntas de medición cónicas (ángulos de cono 40º) para
medir las distancias entre centros de agujeros cuyos diámetros sean iguales o
diferentes, entre agujeros sobre superficies diferentes – sobre una pieza
escalonada – y la distancia desde una superficie al centro de un agujero. La
Figura 1.7 muestra un calibrador de este tipo.
Figura 1.7 Calibrador con Punta Desigual para Medir entre Centros
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 20
• Calibrador para mediciones con profundidad (tipo puntas paralelas y puntas
cónicas) : Este calibrador sirve para mediciones de profundidad hasta de 32 mm
y se muestra en la Figura 1.8.
Figura 1.8 Calibrador con Puntas Paralelas para Mediciones de Profundidad
• Calibrador con puntas en cuchilla: para mediciones de ranuras estrechas,
cuenta con barra de profundidad y un recubrimiento de carburo de tungsteno en
las caras de medición exteriores.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 21
Figura 1.9 Calibrador con Puntas de Cuchilla
• Calibrador para tubos: Consta de una punta fija tipo cilindro para mediciones de
tubería con diámetro interior mayor de 3 mm.
`
Figura 1.10 Calibrador para Tubos
• Calibrador con puntas en gancho: para medir el ancho de ranuras en
perforaciones de más de 30 mm. (Figura 1.11).
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 22
Figura 1.11 Calibrador con Puntas de Gancho
• Calibrador para Ranuras: útil en la medición del ancho de la ranura dentro de
perforaciones de más de 30 mm de diámetro. (Figura 1.12).
Figura 1.12 Calibrador para Ranuras
1.3 MICRÓMETRO
Los micrómetros se clasifican principalmente en:
• Micrómetros para exteriores. Los micrómetros para exteriores son todos aquellos
que tienen cuerpo de herradura ó cuerpo en forma de “C”, como el que se
muestra en la Figura 1.13.
• Micrómetros para interiores. Son todos aquellos que sirven para medir interiores,
principalmente son de barra simple y de tres puntos de contacto.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 23
• Micrómetros de profundidades. Los micrómetros de profundidades son útiles
para medir las profundidades de agujeros, ranuras y escalonamiento.
Micrómetro para Exteriores
El micrómetro es un instrumento de medición más preciso que el Vernier. El cuerpo
principal del micrómetro es en forma de herradura o en “C”, con un palpador fijo en uno
de sus extremos. Por el otro extremo avanza un tornillo (tornillo milimétrico) cuya punta
es otro palpador móvil. Este tornillo lleva en su cabeza un mango que desliza, girando,
sobre un cilindro interior, el cual está graduado longitudinalmente. El mango en su
extremo cercano al marco, tiene marcada una marca circular, llamada limbo, que puede
estar dividida hasta en cien partes. Cuando el mango gira una vuelta completa, el
tornillo avanza la longitud de su paso, que es de 1 mm en los micrómetros decimales.
Cada fracción de vuelta del mango, igual a una división del limbo, hace avanzar un
centésimo de milímetro (0,01 mm).
Las partes principales que constituyen al micrómetro de herradura mostrado en la figura
1.13 son:
1. Cuerpo principal en forma de “C” o herradura
2. Palpador fijo
3. Palpador móvil
4. Escala fija
5. Limbo o tambor (Escala cilíndrica graduada)
6. Trinquete
7. Botón de fricción o freno
8. Palanca o tuerca de fijación
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 24
Figura 1.13 Partes Principales de un Micrómetro
Al estar en contacto los palpadores que ajustan los extremos de la pieza por medir,
coinciden los ceros de la escala longitudinal y del limbo. Cuando la pieza que se mide
esta ajustada entre los topes, está visible una parte de la escala entre el marco y el
mango; esta es la medida del espesor de la pieza en mm, su aproximación en
centésimas de mm se aprecia en la división del limbo que se encuentre en coincidencia
con la línea central de la escala.
Micrómetros para Interiores de Barra Simple
En los micrómetros de barra simple el posicionamiento exacto es la clave para obtener
mediciones exactas de diámetros interiores. Con el objeto de asegurar un
posicionamiento exacto, se mueve el extremo de la cabeza de medición de izquierda a
derecha, en dirección lateral, hasta determinar el punto más alto en el plano
perpendicular al eje. Entonces se mueve, como se muestra en la Figura 1.14, hacia
delante y hacia atrás en dirección axial para determinar la distancia más corta. Este
procedimiento es necesario aunque el micrómetro cuente con un dispositivo de fuerza
constante.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 25
Figura 1.14 Micrómetro para Interiores de Barra Simple
Micrómetros para Interiores con Tres Puntos de Contacto
El micrómetro anteriormente descrito miden con sólo dos puntos de contacto. Este
método, sin embargo requiere una considerable experiencia porque el micrómetro debe
estar exactamente alineado con la línea diametral del agujero que esté siendo medido.
El uso del micrómetro de interiores del tipo de tres puntos de contacto es el más simple
debido a que se alinea a sí mismo con el eje del agujero a través de los tres puntos
(palpadores) de contacto, los cuales están igualmente espaciados. Esto permite realizar
mediciones exactas fácilmente, sin que sea necesaria alguna habilidad especial. Este
micrómetro utiliza una parte cónica (cono liso o rosca cónica) para convertir el
desplazamiento axial del husillo en desplazamiento radial de los puntos en contacto.
En la figura 1.15 se presenta la estructura externa de un micrómetro del tipo de cono
liso. Cuando el husillo es desplazado hacia delante, en dirección axial, la “esfera
contacto” del husillo empuja el cono hacia delante. Conforme este avanza, su superficie
cónica empuja las tres puntas del contacto hacia fuera, en dirección radial. La medición
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 26
se lee en el cilindro y el tambor cuando las puntas de contacto tocan la superficie
interior del agujero con una fuerza de medición específica.
Figura 1.15 Micrómetro de Interiores con Tres Puntos de Contacto
Micrómetros de Profundidades
Los micrómetros de profundidades se clasifican como sigue:
• Tipo varilla simple: Como puede apreciarse en la Figura 1.16, este micrómetro
consiste en una cabeza micrométrica, un husillo y una base. La construcción del
cilindro y el tambor es la misma que la del micrómetro normal de exteriores, pero
las graduaciones están dadas en la dirección inversa. La superficie externa del
husillo sirve como cara de medición. La base está hecha de acero endurecido.
Debido a que la superficie inferior de la base se utiliza como superficie de
referencia, está lapeada con exactitud a un alto grado de planitud
(aproximadamente 1.5 μ m).
Figura 1.16 Micrómetro para Profundidades Tipo Varilla Simple
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 27
• Tipo varilla intercambiable: La Figura 1.17 muestra la vista externa y la estructura
de un micrómetro típico de este tipo, el cual utiliza un husillo hueco sin superficie
de medición. En su lugar, una varilla intercambiable que pasa a través del husillo
y la base tiene una superficie de medición finamente lapeada en un extremo. El
otro extremo de la varilla está sujeto al husillo. El método de fijación depende del
fabricante (por ejemplo, puede ser un collar en la varilla y un tornillo de fijación o
la presión del tornillo de fijación del trinquete contra el extremo de la varilla).
A. Trinquete
B. Tapa del Tambor
C. Dos tuercas soporte, la longitud total del husillo es
precalibrada y fijada mediante estas tuercas
D. Tambor, los números están en orden inverso al de los
micrómetros de exteriores.
E. Cilindro, los números empiezan de arriba y van hacia la
base
F. Base
G. Varilla intercambiable
Figura 1.17 Micrómetro de Profundidades Tipo Varilla Intercambiable
• Tipo varilla seccionada: Este tipo de micrómetro está diseñado para superar las
desventajas del tipo de varilla simple (su limitado alcance de medición) y del tipo
de varilla intercambiable (el cual requiere de varias longitudes de varilla que
deben cambiarse para diferentes longitudes de medición). El tipo de varilla
seccionada permite seleccionar la longitud efectiva de la varilla con una varilla
larga que tiene ranuras V alrededor de su circunferencia a intervalos de 25 mm a
lo largo del eje. Este micrómetro se muestra en la figura 1.18.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 28
Figura 1.18 Micrómetro para Profundidades Tipo Varilla Seccionada
1.4 GONIÓMETRO
Dos rectas que se cruzan en un punto forman un ángulo que por lo general se indica
con letras griegas y en dibujos de ingeniería directamente con el valor numérico. La
unidad de medición angular en el Sistema Internacional de Unidades es el radian, pero
se permite usar la unidad llamada grado, la cual más comúnmente se utiliza en la
industria.
Uno de los medios más sencillos de medir el ángulo entre dos caras de un componente
es utilizar un goniómetro (transportador), que es un instrumento que tiene dos brazos
que pueden colocarse a lo largo de las dos caras, y que contiene una escala circular
que indica el ángulo entre ellas. La figura 1.19 muestra un goniómetro que consta de
una pieza en forma de escuadra (1) unida a un limbo o círculo graduado y un disco (2)
que gira concéntricamente al limbo llevando consigo el brazo (3) en el que se fija una
regla deslizante (4). El limbo está dividido en grados y numerado cuatro veces, de cero
a 90º.
1. Escuadra y limbo
2. Disco
3. Brazo
4. Regla deslizante
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 29
Figura 1.19 Procedimeinto de utilización del Goniómetro
La medición con estos goniómetros se realiza situando el ángulo a medir de tal forma
que sus lados coincidan: uno con un lado de la regla y otro con un lado de la escuadra,
deslizando la regla a uno y/o otro lado empleando el lado más cómodo para la
medición.
Es importante tener presente que el goniómetro mide los ángulos entre sus propias
partes, por lo que la exactitud de la medición dependerá de qué tan adecuado sea el
contacto de las superficies del ángulo con las partes del goniómetro.
1.5 COMPARADOR DE CARÁTULA Y BLOQUE PATRÓN
1.5.1 Comparador de Carátula
Estrictamente hablando, todos los instrumentos de medición son comparadores,
variando desde la simple escala hasta el instrumento complejo que tiene incorporado su
propia escala patrón. El proposito general de los comparadores es señalar las
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 30
diferencias de tamaño entre el patrón y el trabajo que esta siendo medido por medio de
alguna forma de palpador sobre una escala y con una magnitud que es suficiente para
leer con la exactitud requerida.
La longitud que se mide será entonces igual a la longitud del patrón, más o menos la
diferencia medida, según ésta sea por exceso o por defecto, respectivamente. Es
frecuente el empleo de los comparadores en la verificación de las formas geométricas,
tales como los planos, planos paralelos y perpendiculares, superficies cilíndricas
exteriores e interiores, etcétera.
Los comparadores son de tipos muy diversos, y se clasifican según el sistema de
amplificación utilizado en:
• Comparadores de amplificación mecánica
• Comparadores de amplificación óptica
• Comparadores de amplificación neumática
• Comparadores de amplificación eléctrica y electrónica
También se podría citar entre estos los proyectores de perfiles, que permiten comparar
un perfil con respecto a una plantilla o perfil tipo. La comparación o verificación por
medio de un indicador de carátula da las diferencias que pueden existir entre dos o más
piezas debidas a exceso de material o defecto de fabricación; se aplica tanto a
dimensiones lineales como a formas geométricas. La medición por comparación se
utiliza para magnitudes con exactitud de 0.01 mm cuando esta exactitud es exigida.
También es frecuente el empleo de los mismos aparatos en la verificación del
ovalamiento, conicidad, excentricidad y formas geométricas. Las partes principales que
constituyen a un comparador son las siguientes y se muestran en la Figura 1.20:
1. Cañón en el cual se desplaza el vástago que soporta al palpador.
2. Cuerpo conteniendo al cuadrante y el mecanismo de funcionamiento.
3. Aguja que indica los desplazamientos longitudinales del palpador
4. Aguja totalizadora de los desplazamientos del palpador cuando son mayores a 1
mm.
5. Vástago (con punta esférica)
6. Cuadrante
7. Graduaciones
8. Graduaciones del cuadrante totalizador
9. Palpador
10.Cabeza del vástago
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 31
Figura 1.20 Partes Principales de un Comparador de Carátula
El principio en el cual se fundamenta el comparador es el siguiente: El vástago (1) que
soporta el palpador (9) forma una cremallera que engrana con el piñón (2) que, a su
vez, transmite su movimiento a través de un tren de engranajes (3,4 y 5), que amplifica
al piñón (6) que está unido al vástago con palpador esférico.
Para un comparador con una legibilidad de 0,01 mm, los engranajes están calculados
de tal manera que al desplazarse un milímetro el palpador, la guja da una vuelta
completa al cuadrante dividido en 100 partes. Una rueda dentada (7) engrana también
con el piñón (6) y está provista de un resorte espiral (8) que hace girar la rueda de
modo que empuje siempre hacia abajo al vástago del palpador, con lo cual se logra el
contacto con la pieza a verificar.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 32
Para la calibración del aparato se utiliza un juego de bloques patrón, en los cuales dos
de sus caras son finamente rectificadas, lo que permite una gran adherencia al juntarlas
para conseguir una medida exacta, la cual se toma como patrón.
1.5.2 Bloque Patrón
Los patrones de caras paralelas, mas corrientemente conocidos con los nombres de
bloques patrón fueron perfeccionadas e introducidas en la industria por el ingeniero
sueco Johansson. Estos patrones están constituidos por pequeños bloques
paralelepípedos de acero templado y estabilizado de gran dureza. Todas las caras de
estos bloques están finamente rectificadas, siendo perfectamente planas y paralelas,
distanciando entre sí la longitud nominal grabada sobre el patrón a la temperatura de
referencia de 20 ºC y 50 % de humedad relativa.
La particularidad más importante de estos patrones es la que se puedan agrupar por
superposición de modo que la longitud del grupo formado queda dentro de los límites
de precisión requeridos para su empleo como patrón. Esta cualidad hace que con un
número relativamente pequeño de patrones se puedan formar un número de
combinaciones tal, que satisfaga todas las necesidades del taller en cuanto a patrones
para la comprobación de instrumentos y aparatos de verificación y medida.
Las galgas patrón se presentan y utilizan como juegos o colecciones de un número
determinado de bloques de dimensiones escalonadas en tal forma que, combinando un
número muy reducido de ellas puede formarse cualquier medida comprendida entre sus
límites de empleo.
Existen diferentes maneras de obtener un tamaño específico adhiriendo varios bloques
patrón. Los siguientes puntos deben tenerse presentes cuando se adhieran bloques
patrón:
1. Utilice el mínimo número de bloques patrón para formar la medida deseada.
2. Seleccione bloques gruesos siempre que sea posible.
3. Seleccione bloques patrón empezando con uno que tenga el mínimo digito
significante requerido y entonces seleccione secuencialmente dígitos más
significantes.
4. Evite utilizar bloques patrón de 5 mm y sus múltiplos, siempre que sea posible.
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Mantenimiento e Instalación 33
PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
Portafolios de evidencias
Desarrollo de la Práctica
Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 1
Nombre: Uso adecuado del laboratorio y los instrumentos
Propósito: Al finalizar la práctica el alumno conocerá las reglas de seguridad e
higiene del laboratorio, así como las reglas de uso adecuado de los instrumentos
de trabajo.
Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• Mesa de Trabajo • Vernier
• Micrómetro
• Goniómetro
• Indicador de
Carátula
• Bloques Patrón
• Otros instrumentos
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Mantenimiento e Instalación 34
Procedimiento
1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la
práctica. (+)
• Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial.
• No portar accesorios metálicos, ni cabello largo.
2. El PSA explicará a los alumnos las siguientes reglas y las pondrá en
práctica:
• Dará la bienvenida al laboratorio
• Indicará las áreas de trabajo del laboratorio
• Indicará los suministros eléctricos, aire, agua, etc.
• Comentará las medidas de seguridad e higiene.
El buen uso y el cuidado de los instrumentos para medir, garantizan mediciones
y trazos correctos. En primer lugar y de máxima importancia, los instrumentos no
deben utilizarse para otra cosa que no sea para lo que están hechos; sobre todo
no debe golpearse con ellos o sobre ellos.
Sin embargo, no sólo con lo anterior se logra buenos resultados; también es
necesario seguir una serie de reglas para conservarlos y para su uso correcto.
Entre las reglas principales son:
• Después de utilizarse, deben limpiarse perfectamente hasta dejarlos libres
de suciedad. Esta limpieza debe hacerse con una franela suave.
• Los instrumentos más finos, después de limpiarlos es conveniente
ponerles vaselina pura.
• Todos los instrumentos deben guardarse en lugares seguros y separados
de otras herramientas que los puedan dañar. Los instrumentos finos que
tienen estuche, deben meterse en él.
• Cuando los instrumentos están sucios o un poco oxidados, no debe
usarse lija aunque sea fina para limpiarlos, empléese aserrín de madera,
lo más fino posible con un poco de aceite.
• Durante el trabajo de trazo o medición, se debe contar con suficiente luz y
colocada adecuadamente.
• Cuando se estén utilizando los instrumentos, tómese las debidas
precauciones para que haya la menor posibilidad de que se caigan al
suelo y se estropeen.
• Nunca debe medirse piezas en movimiento.
• En instrumentos que tengan superficies de apoyo, cuídese que esta
superficie haga un contacto correcto con el borde o superficie de
referencia.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 35
• Cuando los instrumentos tienen elementos de fijación o tornillos para
aproximar las medidas, debe tenerse buen contacto para no apretar más
de lo necesario, porque además de no ser ciertas las medidas en este
último caso, se pueden dañar los instrumentos.
3. El PSA mostrará al alumno los diferentes errores que se pueden tener al
efectuar una medición.
4. El PSA dará al alumno un instrumento el cual debe anotar las
características de medición de acuerdo a la tabla 1.1.
5. El alumno anotará también los errores más comunes que podría tener al
usar un instrumento de medición de acuerdo a la tabla 1.2.
6. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica y guardar el instrumento de
trabajo como anteriormente se mencionó (+).
7. Elaborar un reporte de la práctica.
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 36
Lista de cotejo de la práctica número: 1
Manejo y uso adecuado del laboratorio y los instrumentos
Fecha: _____________________
_____________________
Nombre del alumno: ________________________________________________
Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del
alumno durante el desarrollo de la práctica.
De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido
cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo Sí No
No
aplica
1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene
durante el desarrollo de la práctica. (+)
2. Puso atención a las instrucciones del PSA
3. Anotó en una libreta las recomendaciones
para el uso de los instrumentos del
laboratorio
4. Utilizó y guardó el instrumento de trabajo de
acuerdo a las reglas anteriormente
mencionadas
5. Anotó las características y errores que puede
tener el instrumento de medición
6. Limpio el área de trabajo
7. Limpió el equipo utilizado. (+).
8. Limpió el área de trabajo al finalizar la
práctica. (+).
9. Elaboró un reporte de la práctica.
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 37
Observaciones:
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Docente: ______________
Hora de inicio: ______________
Hora de término: ______________
Evaluación: ______________
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 38
PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
Portafolios de evidencias
Desarrollo de la Práctica
Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 2
Nombre: Manejo y medición de piezas mecánicas con el Vernier
Propósito: Al finalizar la práctica el alumno manejará el Vernier en la medición
de diversas piezas mecánicas
Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• Piezas mecánicas • Calibrador Vernier
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Mantenimiento e Instalación 39
Procedimiento
1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+)
• Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial.
• No portar accesorios metálicos, ni cabello largo.
2. Seleccione el calibrador que mejor se ajuste a sus necesidades. Asegúrese de
que el tipo, rango de medición, graduación y otras especificaciones del calibrador
son las apropiadas para la medición.
3. Para tomar lectura de la medición con el calibrador vernier y con cualquier otro
tipo de instrumento se debe conocer las características del instrumento sobre
todo las de legibilidad, alcance y aplicación.
Calculo de la Legibilidad
Se tiene un calibrador vernier en el cual la distancia de trazos en la regla es de un
milímetro y el vernier tiene 20 divisiones. La lectura medida en el vernier se muestra en
la figura 1.21.
Figura 1.21 Ejemplo de Medición con el Vernier
Primeramente se procede a obtener la legibilidad del instrumento:
vernier.deldivisionesdenúmero
mínima)(divisiónreglalademínimovalor
dLegibilida =
mm0,05
20
mm1
dLegibilida ==
Esto es las marcas que tienen número en el vernier equivalen a 0,10 mm, mientras que
las marcas que no tienen número equivalen a 0,05 mm. La primera lectura a tomar está
en la escala principal para este caso es 3mm, después se procede a observar
detenidamente el lugar donde las marcas del vernier coinciden con alguna de las marcas
de la escala principal, la marca que tiene el numero 2 (la cuarta marca) del vernier
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Mantenimiento e Instalación 40
coincide con la marca de 10.1 mm de la escala principal, se procede a tomar la lectura:
dlegibilidavernierdelmarcasdenúmeroprincipalesclalaenmedidaLecturaLectura ×+=
mm3,200,05mm0,20mmmm3ó0,054mm3 =++×+
A continuación se darán otros dos ejemplos en el sistema inglés
Figura 1.22 Ejemplo de Medición con el Vernier (Fracciones de Pulgada)
""
16
1
128
1
8
dLegibilida ==
"""
128
23
128
1
7
8
1
Lectura =×+=
Figura 1.23 Ejemplo de Medición con el Vernier (Fracciones decimales de pulgada)
0,001"
25
0,025"
dLegibilida ==
0,856"0,001"60,050"0,800"Lectura =×++=
4. Antes de tomar mediciones elimine rebabas, polvo y rayones de la pieza
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 41
5. Cuando mida, mueva lentamente el cursor mientras presiona con suavidad el
muelle. Algunos calibradores tienen un rodillo “moleteado”, para utilizar este tipo
de mecanismo se debe presionar suavemente el rodillo de tal manera que este
gire y mueva los palapadores.
6. No use fuerza excesiva cuando mida con los calibradores. Una fuerza excesiva
podría dañar el calibrador, además de que la lectura de medición será errónea.
7. Medición de exteriores:
• Mantenga y mida la pieza de trabajo en una posición tan cercana a la superficie
de referencia como sea posible
• Asegúrese de que las caras de medición exterior hagan contacto adecuado con la
pieza por medir.
Figura 1.24 Medición de Exteriores
8. Medición de Interiores, tome la medida cuando las puntas de medición de
interiores estén tan adentro de la pieza como sea posible.
• Cuando mida un diámetro interior lea la escala mientras el valor indicado esté en
su máximo.
• Cuando mida el ancho de una ranura, lea la escala mientras el valor indicado esté
en su mínimo.
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Mantenimiento e Instalación 42
Figura 1.25 Medición de Interiores
9. Medición de profundidad: tome la medida cuando la cara interior del cuerpo
principal esté en contacto uniforme con la pieza de trabajo.
Figura 1.26 Medición de Profundidad
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Mantenimiento e Instalación 43
10.Nunca trate de medir una pieza que este en movimiento.
11.Evite el error de paralaje. Para poder ver la lectura del Vernier o cualquier otro
instrumento es válido utilizar una lupa.
Figura 1.27 Error de Paralaje
12.Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+).
13.Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+).
14.Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza
mecánica medida con sus cotas correspondientes.
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Mantenimiento e Instalación 44
Lista de cotejo de la práctica número: 2
Manejo y medición de piezas mecánicas con el Vernier
Fecha: _____________________
_____________________
Nombre del alumno: ________________________________________________
Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del
alumno mediante el desempeño del mismo.
De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido
cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo Sí No
No
aplica
1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene
durante el desarrollo de la práctica. (+)
2. Utilizó el Vernier de modo correcto
3. Las medidas que se tomaron con el Vernier
corresponden a la pieza medida.
4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su
lugar correspondiente. (+).
5. Limpió el área de trabajo al finalizar la
práctica. (+).
6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su
dibujo con las cotas correspondientes.
Electromecánica
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Observaciones:
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Docente: ______________
Hora de inicio: ______________
Hora de término: ______________
Evaluación: ______________
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Mantenimiento e Instalación 46
PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
Portafolios de evidencias
Desarrollo de la Práctica
Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 3
Nombre: Manejo y medición de piezas mecánicas con el micrómetro
Propósito: Al finalizar la práctica el alumno manejará el Micrómetro en la
medición de diversas piezas mecánicas
Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• Piezas mecánicas • Micrómetro para
exteriores
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Procedimiento
1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+)
• Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial.
• No portar accesorios metálicos, ni cabello largo.
2. Seleccione el micrómetro que mejor se ajuste a la aplicación.
Figura 1.28 Selección del micrómetro adecuado
3. Antes de medir con el micrómetro y con cualquier otro tipo de instrumento de
medición es importante conocer el tipo de dimensión que se va a medir
(profundidad, longitud o interior) y conocer las características del instrumento
sobre todo las de legibilidad y alcance. Para entender esto se dará el siguiente
ejemplo:
Calculo de la Legibilidad
En la figura 1.29 se encuentran visibles 8 mm de la escala principal y la división 4 del
tambor se encuentra frente a la línea de la escala, el limbo tiene 100 divisiones.
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Mantenimiento e Instalación 48
Figura 1.29 Ejemplo de Medición con el Micrómetros
tambordeldivisionesdeNumero
cilíndricaesclalademínimoValor
dLegibilida =
mm0,01
100
mm1
dLegibilida ==
mm8,040,01mm4mm8Lectura =×+=
4. Elimine completamente el polvo y aceite de las superficies de medición,
determine si existen rayaduras o rebabas sobre las superficies de medición, ya
que es frecuente encontrar éstas cerca de los bordes. También limpie los
palpadores , use un trapo sin pelusa.
5. Verifique:
• Primero, que el tambor gire suavemente
• Segundo, que el tambor no se pegue al cilindro cuando gire
• Tercero, que el trinquete gire suavemente
• Finalmente, que el freno sea efectivo.
6. Hay que recordar que el micrómetro antes de ser usado se debe observar si esta
en ceros, si no es así, en el estuche del micrómetro hay una llave que sirve para
ajustar el micrómetro. Cierre totalmente el micrómetro con el trinquete hasta que
suene la “matraca” procurando que el tornillo junto con el palpador no lleven
mucha velocidad (porque la inercia puede hacer que el tornillo haga un mal
ajuste). Una vez realizado esto mueva el botón de fricción, para que el tornillo
milimétrico no se pueda mover. Ajuste con la llave hasta que el tambor junto con
la escala principal marquen ceros. Habiendo hecho esto se libera el botón de
fricción. Algunos micrómetros tienen un bloque patrón el cual sirve para
comprobar si el micrómetro esta en realidad ajustado.
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 49
Figura 1.30 Ajuste en ceros del micrómetro
7. Para medir con el micrómetro basta con mover el mango del limbo, una vez que
casi se acerquen los palpadores a la pieza a medir, se empieza a mover el
trinquete hasta que se escuche la “matraca”, proceda a ajustar el botón de fricción
y tome lectura de la medida. Una vez hecho esto libere el botón de fricción.
Figura 1.31 Medición de una pieza mecánica con el micrómetro
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Mantenimiento e Instalación 50
8. Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+).
9. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+).
10.Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza
mecánica medida con sus cotas correspondientes.
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Lista de cotejo de la práctica número: 3
Manejo y medición de piezas mecánicas con el Micrómetro
Fecha: _____________________
_____________________
Nombre del alumno: ________________________________________________
Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del
alumno mediante el desempeño del mismo.
De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido
cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo Sí No
No
aplica
1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene
durante el desarrollo de la práctica. (+)
2. Utilizó el micrómetro de modo correcto
3. Las medidas que se tomaron con el
micrómetro corresponden a la pieza medida.
4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su
lugar correspondiente. (+).
5. Limpió el área de trabajo al finalizar la
práctica. (+).
6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su
dibujo con las cotas correspondientes.
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Observaciones:
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Docente: ______________
Hora de inicio: ______________
Hora de término: ______________
Evaluación: ______________
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Mantenimiento e Instalación 53
PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
Portafolios de evidencias
Desarrollo de la Práctica
Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 4
Nombre: Manejo y medición de ángulos con el goniómetro
Propósito: Al finalizar la práctica el alumno manejará el Goniómetro en la
medición de ángulos de diversas piezas mecánicas
Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• Piezas mecánicas • Goniómetro • Mesa de Mármol
• Nivel
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Mantenimiento e Instalación 54
Procedimiento
1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+)
• Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial.
• No portar accesorios metálicos, ni cabello largo.
2. Antes de medir con el goniómetro es importante conocer el tipo de ángulo que se
va a medir y conocer las características del goniómetro sobre todo las de
legibilidad y alcance.
Calculo de la Legibilidad
Ejemplo: Se tiene el siguiente goniómetro el cual está marcando la escala que se
muestra en la figura 1.32.
Figura 1.32. Ejemplo de Medición con el Goniómetro
coGoniométriVernierdelValor
PrincipalEscalaladeMínimoValor
dLegibilida =
5'
12
60'
12
1º
dLegibilida ===
40'12º5'812ºLectura =×+=
3. Seleccionar la pieza mecánica y limpiarla
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Mantenimiento e Instalación 55
4. Para medir con el goniómetro es recomendable recargar tanto el goniómetro
como la pieza en una superficie como la del la mármol, y proceder a medir. Se
puede mover la regla, pero no se debe olvidar de volver a apretar el tornillo que la
sujeta.
5. Hay que medir en el Vernier Goniométrico de acuerdo al sentido del ángulo.
6. De acuerdo el tipo de ángulo en el cual se va a medir son distintas las formas de
medir el ángulo. Las más recomendables son las que se muestraron en la figura
1.19.
7. Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+).
8. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+).
9. Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza
mecánica medida con sus cotas correspondientes.
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Mantenimiento e Instalación 56
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 57
Lista de cotejo de la práctica número: 4
Manejo y medición de ángulos con el goniómetro
Fecha: _____________________
_____________________
Nombre del alumno: ________________________________________________
Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del
alumno mediante el desempeño del mismo.
De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido
cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo Sí No
No
aplica
1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene
durante el desarrollo de la práctica. (+)
2. Utilizó el micrómetro de modo correcto
3. Las medidas que se tomaron con el
goniómetro corresponden a la pieza medida.
4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su
lugar correspondiente. (+).
5. Limpió el área de trabajo al finalizar la
práctica. (+).
6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su
dibujo con las cotas correspondientes.
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Mantenimiento e Instalación 58
Observaciones:
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Docente: ______________
Hora de inicio: ______________
Hora de término: ______________
Evaluación: ______________
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Mantenimiento e Instalación 59
PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
Portafolios de evidencias
Desarrollo de la Práctica
Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 5
Nombre: Manejo de los bloques patrón y comparador de carátula
Propósito: Al finalizar la práctica el alumno podrá comparar una pieza mecánica
y un patrón fijado por los bloques patrón.
Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• Piezas Mecánicas • Indicador de
Carátula
• Bloques Patrón
• Soporte para
Indicador
• Bloques en V
• Mármol – Banco
entre puntos
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Mantenimiento e Instalación 60
Procedimiento
1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+)
• Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial.
• No portar accesorios metálicos, ni cabello largo.
2. Antes de medir con el comparador es importante conocer el tipo de verificación
(rugosidad, planicidad, excentricidad, etc.) que se va a medir y conocer las
características del comparador de carátula.
3. Coloque el comparador en el soporte. Use un soporte rígido para montar el
indicador y ajústelo en tal forma que el centro de gravedad quede en la base:
• Coloque el indicador de modo que la distancia entre éste y la columna sea
mínima
• Use un contrapeso si es necesario para que el centro de gravedad quede
en la base.
• Cuando monte el indicador sobre un soporte o dispositivo, posesiónelo de
modo que el ángulo θ de inclinación sea mínimo.
Figura 1.33 Montaje del Indicador de Carátula
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Mantenimiento e Instalación 61
4. Use la mejor punta que mejor sirva o se ajuste a su aplicación. Reemplace las
puntas de contacto gastadas.
Figura 1.34 Utilización de las puntas del comparador
5. Limpie la pieza sometida a verificación.
6. Coloque la pieza de acuerdo a la verificación a efectuar:
• Si la verificación se va hacer por comparación, colocar la pieza sobre un mármol
o placa rectificada.
• Para verificar excentricidad, colocar la pieza entre puntos.
7. Ajuste el comparador mediante bloques patrón, si se va a verificar una magnitud
por comparación, usando un plano de referencia, ajuste el cero del cuadrante en
coincidencia con la aguja. Trate de utilizar un desplazamiento intermedio del
palpador para que la fuerza que ejerce este sobre la pieza siempre sea la misma.
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Mantenimiento e Instalación 62
Figura 1.35 Ajuste del palpador mediante bloques patrón
8. Los bloques patrón deben manejarse con cuidado, porque estos sirven de base a
toda la fabricación, que como patrones garantizan la calidad de exactitud de la
piezas a verificar. Es necesario e indispensable tratarlas adecuadamente para
que no pierdan el pulido de sus caras de medida ni su adherencia, y para evitar
cualquier desgaste anormal y prematuro. A continuación se indican algunas
recomendaciones a seguir para la conservación de los bloques:
• Evitar dejar los bloques en atmósfera húmeda, ácida o con polvo abrasivo
• No utilizar los bloques con las manos sucias o húmedas
• Antes de utilizarlas, limpiarlas cuidadosamente con gamuza sin utilizar
disolventes para desengrasarlas, tales como gasolina, etcétera.
• Después de limpiarlas debe quedar una ligerísima película lubricante que, como
se ha dicho, facilita la adherencia evitando pegarse.
• Limpiar cuidadosamente las piezas a verificar que tendrán en contacto con los
bloques.
• No forzar nunca una combinación de galgas al entrar en los alojamientos a
verificar. La cota precisa ha de estimarse por frotamiento suave sin esfuerzo.
• Evitar choques, caídas y cualquier otro maltrato.
• Las mediciones deben hacerse a una temperatura lo mas próxima posible a la
temperatura de referencia 20 ºC y 50 % de humedad relativa.
• Después de su uso limpiar cuidadosamente las galgas con una gamuza, de
manera que no queden huellas de los dedos.
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 63
• Engrasarlas cuidadosa y perfectamente con un lubricante neutro (Existen en el
mercado grasas especiales para este tipo de uso)
9. Para hacer el patrón de medida siga los pasos que se mencionaron en el tema
1.5.2.
10.Sustituya el patrón de medida por la pieza a verificar; la indicación de la aguja en
el cuadrante será ahora a la correspondiente al desplazamiento del palpador, o se
la diferencia entre la medida patrón y la de la pieza.
11.En la verificación de excentricidad coloque el palpador sobre la pieza en el punto
de menor dimensión desplazándolo para obtener las diferencias de cota.
12.En trabajos de verificación en los que el comparador se utiliza para medir
diferencias de una misma cota o dimensión, se procede como se muestra en la
siguiente figura.
Figura 1.36 Procedimiento para verificar por comparador de carátula
13.Anotar la desviación mas significativa y marcar donde esta.
14.Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+).
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Mantenimiento e Instalación 64
15.Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+).
16.Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza
mecánica medida con sus cotas correspondientes.
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Mantenimiento e Instalación 65
Lista de cotejo de la práctica número: 5
Manejo de los bloques patrón y comparador de carátula
Fecha: _____________________
_____________________
Nombre del alumno: ________________________________________________
Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del
alumno mediante el desempeño del mismo.
De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido
cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo Sí No
No
aplica
1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene
durante el desarrollo de la práctica. (+)
2. Utilizó los bloques patrón y el comparador de
carátula de un modo correcto
3. Las medidas que se tomaron con el
comparador de carátula corresponden a la
pieza medida.
4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su
lugar correspondiente. (+).
5. Limpió el área de trabajo al finalizar la
práctica. (+).
6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su
dibujo con las cotas correspondientes.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 66
Observaciones:
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Docente: ______________
Hora de inicio: ______________
Hora de término: ______________
Evaluación: ______________
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 67
AUTOEVALUACION DE CONOCIMIENTOS
1. ¿Qué es la metrología?
2. Defina “Error Absoluto”:
3. En un calibrador Tipo M, que tipo de mediciones se pueden hacer
4. En un calibrador en el Sistema Internacional de Unidades, tiene en su nonio 20
divisiones, ¿cual es su legibilidad?
5. Mencione por el tipo de medición, las tres clasificaciones de los micrómetros.
6. En un micrómetro milimétrico se le dan 5 2
1 vueltas al tornillo, ¿qué distancia
avanzó el palapador móvil?
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 68
7. ¿Cuál es la unidad en el Sistema Internacional para la medición de ángulos?
8. ¿Puede un goniómetro medir segundos?
9. ¿Cuál es el propósito general de un comparador de carátula?
10.¿Cual es la temperatura y humedad relativa de referencia para el uso adecuado
de los bloque patrón?
11.Mencione 5 reglas para el uso adecuado de un bloque patrón
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 69
CAPÍTULO 2 . MANEJO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE
2.1. Manejar los instrumentos de medición dimensional para la medición
de piezas en la industria. 30 hrs.
2.2. Manejar los instrumentos de medición eléctrica para la verificación de
variables eléctricas en la industria. 30 hrs.
2.3. Manejar instrumentos de medición para la verificación de variables
hidráulicas, neumáticas, térmicas y mecánicas en la industria. 10 hrs.
Módulo
Unidad de
Aprendizaje
Resultados
de
Aprendizaje
Aplicaciones
de la
Metrología.
108 Horas
2. Manejo de
instrumentos
de medición
70 hrs.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 70
2.1 INSTRUMENTOS PARA MEDICIÓN DE PRESIÓN.
La medición de presión constituye un requerimiento muy común en la mayor parte de
los sistemas de procesos industriales, y existen muchos tipos de sistemas de registro
de presión y de medición de presión. Esta cantidad puede expresarse como presión
absoluta, presión manométrica o presión diferencial. La presión absoluta de un fluido
define la diferencia entre la presión de este mismo y el cero absoluto de presión, en
tanto que la presión manométrica representa la diferencia entre la presión de un fluido y
la atmosférica. En consecuencia, la presión absoluta y la manométrica se relacionan
por medio de la expresión:
aatmosféricpresiónamanométricpresiónabsolutapresión +=
El término presión diferencial se emplea para describir la diferencia entre dos valores de
presión, tales como las presiones en dos puntos diferentes dentro del mismo fluido, por
ejemplo, a cualquier lado de un medidor de flujo en un sistema de medición de
velocidad de flujo de volumen. El intervalo de presiones para el cual se requieren
comúnmente las mediciones va de 1.013 a 7000 bar (1 - 6910 atmósferas).
2.1.1 Manómetro Bourdon
El tubo de Bourdon es un instrumento de medición industrial muy común que se emplea
para medir la presión de fluidos tanto gaseosos como líquidos.. Está compuesto por un
tubo flexible de forma especial y sección oval que está fijo en un extremo y que tiene
libertad de movimiento en el otro. Cuando se aplica la presión en el extremo fijo y
abierto del tubo, la sección transversal oval se vuelve más circular. Cuando la sección
transversal del tubo tiende a una forma circular, se provoca la flexión del extremo libre y
cerrado del tubo. Este desplazamiento se mide mediante alguna forma de transductor
de desplazamiento, que suele ser un potenciómetro o un transformador lineal diferencial
variable (TLDV o LVDT, por sus siglas en inglés) o con menor frecuencia a partir de un
sensor capacitivo. En su forma más común como un tubo de Bourdon tipo C, la forma
del tubo se asemeja a la letra "C" como se indica en la Figura 2.1.
Figura 2.1. Tubo de Bourdon.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 71
También existen tubos de Bourdon espiral y helicoidal. Éstos proporcionan una flexión
mucho mayor del extremo libre para una presión aplicada determinada y, en
consecuencia, logran una sensibilidad y resolución de la medición superiores. Se
pueden conseguir tubos tipo C para medir presiones de hasta 6,000 bar, con
exactitudes de medición nominales de ± 1% de la deflexión a máxima escala. Se
obtiene una exactitud similar con los tipos helicoidal y espiral, no obstante la resolución
de la medición es alta, la máxima presión medible corresponde únicamente a 700 bar.
Este instrumento cubre intervalos de 0 a 100 000 Ib/plg2
, así como vacíos de 0 a 30
pulgadas de mercurio. Este manómetro (Figura 2.2) fue inventado por Eugéne Bourdon
en 1847.
Figura 2.2. Manómetro tipo Bourdon.
Funcionamiento
Antes de llegar al tubo de Bourdon (2), la presión, que puede ser de aire, vapor, agua,
aceite o cualquier otro líquido o gas, entra a la conexión (1). El tubo de Bourdon es un
tubo ovalado, sellado en uno de sus extremos (3). Cualquier presión superior a la
externa o atmosférica provoca que cambie su figura ovalada a una más circular, esto
es, sus lados planos se separan, en tanto se expande el material en la circunferencia
interior del tubo y se contrae en su circunferencia exterior. Los esfuerzos resultantes en
éste tienden a estirar el extremo libre, con lo que la punta se mueve hacia arriba. El
efecto contrario ocurre en condiciones de vacío, cuando la presión en el tubo es menor
que la externa o atmosférica. El movimiento del tubo en su extremo libre se llama viaje
de punta.
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 72
Una palanca (4) conecta la punta del tubo de Bourdon al movimiento de una tuerca
deslizante. La punta de esta palanca viaja en línea recta, mientras que el movimiento
del sector de engrane viaja en un arco alrededor del pivote. La posición de la tuerca
deslizante que une la palanca (4) con el movimiento de sector (5) es ajustable y se usa
para calibrar la medición (ajuste de multiplicación o alcance). Es necesario aumentar o
acortar la distancia de la tuerca deslizante desde el pivote para llegar a la relación
exacta requerida y convertir el viaje de la punta en un arco de 270° del puntero. Si se
mueve la tuerca deslizante hacia afuera disminuye la rotación del puntero, si se mueve
hacia el eje, la rotación aumenta.
El sector de engrane que ocasiona el movimiento convierte el viaje de la punta en un
movimiento rotacional de la flecha del puntero; un viaje en la punta de 3/16" se
multiplica a una longitud de escala de 10" en una carátula de 41/2" de diámetro.
Generalmente esto se logra por medio de un mecanismo de engranes. Un resorte fino
en espiral sostiene la superficie del fondo del surco del piñón (6) en contacto continuo
con la superficie del sector.
2.1.2 Balanza de Pesos Muertos
En la Figura 2.3 se muestra una balanza de pesos muertos que se basa en el principio
de Pascal; este método es fundamental para producir presiones cuando se quiere
probar manómetros. En este aparato un émbolo cuya área se conoce y sobre la cual
actúa un peso conocido, produce una presión conocida en el cilindro que puede
comunicarse con un manómetro. El émbolo es movido por un maneral para introducir
líquido dentro del cilindro vertical, de modo que levante el émbolo y la plataforma que
soporta el peso. Para evitar los efectos del rozamiento se hacen las mediciones con la
plataforma que soporta el peso, girando lentamente.
Figura 2.3. Balanza de pesos muertos.
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Mantenimiento e Instalación 73
2.2 INSTRUMENTOS PARA MEDIR TEMPERATURA
La medición de temperatura es muy importante en el ser humano y especialmente en
las industrias de procesos. Se pueden dividir los principales instrumentos que se utilizan
para medir temperatura en cuatro clases de acuerdo con los principios físicos que rigen
su operación. Dichos principios son:
1. Expansión térmica.
2. Efecto termoeléctrico.
3. Cambio de resistencia.
4. Emisión de calor radiante.
Esta lista excluye algunos otros dispositivos especializados que son mas costosos pero
que proporcionan una exactitud de las mediciones particularmente elevada en ciertas
aplicaciones. Entre estos dispositivos se incluye el termómetro de cuarzo, el
termómetro acústico y los dispositivos de fibra óptica.
2.1.1 Termómetros de Expansión Térmica
Esta clase de termómetros aprovechan el hecho de que las dimensiones de todas las
sustancias, ya sean sólidas, líquidas o gaseosas, cambian con la temperatura. Los
instrumentos que operan con base en este principio físico incluyen el termómetro de
líquido en vidrio, el termómetro bimetálico y el termómetro de presión.
El termómetro de líquido en vidrio es el instrumento de medición de temperatura más
conocido y se emplea en una amplia gama de aplicaciones. El termómetro de vidrio
(figura 2.4) consta de un depósito de vidrio que contiene, por ejemplo, mercurio y que al
calentarse se expande y sube por el tubo capilar. El fluido que se utiliza suele ser
mercurio o alcohol coloreado, y éste se encuentra contenido dentro de un bulbo y un
tubo capilar. Cuando la temperatura aumenta, el fluido se expande a lo largo del tubo
capilar y el nivel del menisco se lee contra una escala calibrada que se graba sobre el
tubo. El proceso de estimar la posición del menisco curvo del fluido respecto de la
escala introduce cierto error en el proceso de medición y resulta difícil de lograr una
inexactitud de la medición menor a ± 1% de la lectura de máxima escala. Las versiones
industriales del termómetro de líquido en vidrio se emplean normalmente para medir
temperatura en el intervalo entre -200 y 1,000 °C, aunque existen instrumentos
especiales que pueden medir temperaturas hasta de 1,500°C. Los márgenes de trabajo
de los fluidos empleados son:
Mercurio - 35 a 280 °C
Mercurio (tubo capilar lleno de gas) - 35 a 450 °C
Pentano - 200 a 20 °C
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 74
Alcohol - 110 a 50 °C
Tolueno - 70 a 100 °C
Figura 2.4. Termómetro de líquido en vidrio.
El principio bimetálico se emplea comúnmente en los termostatos. Se basa en el hecho
de que si se unen dos tiras de metales diferentes, cualquier cambio de temperatura
provocará que la tira se doble, ya que ésta es la única manera en la cual se ajustan las
diferentes razones de cambio de longitud de cada metal en la tira unida. El termostato
bimetálico se utiliza como un interruptor en aplicaciones de control. Si se mide la
magnitud de la flexión, el dispositivo se convierte en un termómetro bimetálico. La tira
se arregla con frecuencia en una configuración de espiral o helicoidal, pues esto
produce un desplazamiento relativamente grande del extremo libre para cualquier
cambio de temperatura. La sensibilidad de la medición aumenta aún si se selecciona
con cuidado el par de materiales de manera que el grado de deformación se maximice,
empleándose comúnmente “invar.” (una aleación de níquel-acero) y latón. Los
termómetros bimetálicos se utilizan para medir temperaturas entre -75 y 1500 °C. La
exactitud de los mejores instrumentos puede ser tan baja como ±0.5%, aunque los
dispositivos de esta calidad son bastante costosos. Muchas aplicaciones de
instrumentos no requieren este grado de exactitud en las mediciones de temperatura y
en tales casos se recurre a termómetros bimetálicos mucho más económicos con
especificaciones de exactitud bastante inferiores.
El elemento de sensado en un termómetro de presión consiste en un bulbo que
contiene gas. Si el gas no estuviera confinado, los aumentos de temperatura
provocarían el aumento de su volumen. Sin embargo, puesto que está restringido a
permanecer en el bulbo y no se puede expandir, en vez de eso su presión aumenta. Por
consiguiente, el termómetro de presión no pertenece estrictamente a la clase de
instrumentos de expansión térmica, aunque se incluye debido a la relación entre el
volumen (V), la presión (P) y la temperatura (T) de acuerdo con ley de los gases de
Boyle: PV = KT, donde K es una constante. El cambio en la presión del gas se mide por
medio de un transductor de presión adecuado como el tubo de Bourdon. Los
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 75
termómetros de presión se utilizan para medir temperaturas en el intervalo -250 y 2000
°C. Su exactitud típica es de ±0.5% de la lectura de máxima escala.
2.3 INSTRUMENTOS PARA MEDIR FLUJO
En la industria moderna, es indispensable la medición del flujo de fluidos para el control
de los procesos, en la mayor parte de las operaciones realizadas en los procesos
industriales y en las efectuadas en laboratorio y en plantas piloto es muy importante la
medición de flujo de líquidos o de gases.
La mecánica de fluidos es la parte de la mecánica que estudia las leyes del
comportamiento de los fluidos y sus propiedades. Los fluidos tanto gaseosos como
líquidos no tienen volumen propio, por lo que adoptan la forma del recipiente que los
contiene. Por otro lado, los gases son sumamente compresibles, mientras que los
líquidos son prácticamente incompresibles (los fluidos se clasifican en fluidos líquidos y
fluidos gaseosos) y según el tipo de flujo se pueden clasificar en:
1. Flujo Laminar: en este tipo de fluidos, el fluido se mueve a velocidad baja y en
forma ordenada.
Figura 2.5 Flujo Laminar
2. Flujo Turbulento: Es el más común en la industria y se caracteriza porque las
partículas que están fluyendo difieren en sus trayectorias y estas trayectorias no
son paralelas al eje del conducto del flujo. Existen tres tipos de flujo turbulento:
o Flujo normalmente turbulento: Es el que se presenta en tuberías largas y
que no tienen vueltas, restricciones, ensanchamientos, ni conexiones;
este tipo de flujo es el adecuado para la medición de caudal.
o Flujo turbulento irregular: Cuando en la tubería se tienen restricciones,
ensanchamientos, codos o vueltas, el flujo normalmente turbulento se
puede convertir en flujo turbulento irregular. Se le llama también flujo
turbulento perturbado y ocasionará problemas para la medición, a menos
que se utilice un enderezador de flujo o que se deje suficiente tramo de
tubería recta antes del instrumento de medición.
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 76
o Flujo turbulento pulsante. Se genera cuando se utilizan dispositivos que
producen un flujo en el que no se tiene continuidad, sino que es
intermitente; tales dispositivos son bombas de émbolo, recíprocantes,
compresores reciporcantes, etc. Este flujo es pulsante y provoca ondas
cíclicas con frecuencias altas que los sistemas de medición no pueden
compensar debido a la inercia de los sensores del elemento secundario.
Se deben reducir las pulsaciones para no perder exactitud, pues de otra
manera la presión diferencial promedio no será representativa del
promedio del flujo verdadero. Se puede reducir las pulsaciones utilizando
enderezadores de flujo, como las que se muestran en la figura 2.6.
Figura 2.6 Flujo turbulento y enderezadores de flujo (tipo tubular y radial)
2.3.1 Medidores de Flujo
Los medidores flujo determinan la cantidad de flujo que pasa por un ducto a través de
un determinado tiempo. Básicamente las determinaciones de flujo se pueden hacer de
dos maneras:
• Directa: medidores de desplazamiento positivo, medidores magnéticos, tipo
turbina, remolino, vórtice, entre otros, en fin todos aquellos instrumentos que
miden de manera directa el flujo y no necesita de algún otro parámetro para ser
medido.
• Indirecta: La determinación indirecta del flujo implica la definición o
establecimiento de condiciones conocidas de flujo y la medida de uno o más
parámetros, tales como el área del ducto, la presión o su variación, la energía
cinética y la elevaciones de la superficie del agua.
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 77
Placa de Orificio
La placa de orificio es el elemento primario de medición más sencillo que se ha
diseñado. Es un disco circular, se fabrica generalmente de acero inoxidable o bronce
con un orificio circular de diámetro d que puede ser concéntrico, excéntrico o
segmental (Figura 2.7) y se instala entre dos bridas provistas de juntas. Por su
sencillez de construcción son muy usadas para medir caudales tanto en líquidos como
gases. Resultan aún más económicos de instalación que las toberas o tubos Venturi;
pero tienen más pérdidas.
Figura 2.7 Diferentes Tipos de Placas de Orificio Concéntrico, Excéntrico y Segmental
Una placa de orificio (Figura 2.8) esta instalada entre dos bridas con dos tomas de
presión conectadas en la parte anterior y posterior de la placa, las cuales captan la
presión diferencial ( por ejemplo: hacia un manómetro U).
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 78
Figura 2.8 Esquema de la Placa de Orificio
Su funcionamiento está en virtud de la ecuación de continuidad y Bernoulli. Para medir
el caudal con la placa de orificio solamente es necesario tomar la diferencia de
presiones que existe entre las dos tomas de presión y sustituirlas en la siguiente
ecuación:
p
g
caQ Δ=
γ
2
Donde:
c constanteo coeficiente de descarga
a área del orifico
g valor de la aceleración de la gravedad (9.81 2
s
m
)
γ peso específico del fluido (para el agua 3
m
N
9810=γ )
pΔ diferencia de presiones (presión toma corriente arriba – presión toma corriente
abajo)
El valor de c se determina por calibración. Los medidores de orificio de tipo comercial
se suministran con una cartilla de calibración. El intervalo del coeficiente c es
generalmente de 0.6 a 0.7.
Las principales ventajas que tiene la placa de orificio son:
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Mantenimiento e Instalación 79
• No tiene partes móviles
• Puede ser encontrado en muchos diámetros y radios de apertura
• Su uso puede ser para gases y líquidos
• El precio no incrementa con el incremento del diámetro
• Generalmente es conocida y aceptada en la industria
Las principales desventajas que tiene la placa de orificio son:
• Las fluctuaciones densidad y presión afectan la exactitud de medición
• La exactitud depende en mucho del cuidado del fabricante
• La exactitud es afectada por la erosión que este tenga.
2.3.2 Tubo de Pitot
El tubo Pitot (Figura 2.9) mide la diferencia entre la presión total y la presión estática, o
sea, la presión dinámica, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad. La
ecuación correspondiente es:
2
2
112 vpp
+=
ρρ
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Mantenimiento e Instalación 80
Figura 2.9. Tubo de Pitot.
En la que:
p2 Presión de impacto o total en el punto donde la velocidad del fluido es 0.
p1 Presión estática en el fluido.
ρ Densidad del fluido.
v1 Velocidad del fluido en el eje del impacto.
De aquí se deduce:
( )
ρ
12
1
2 pp
v
−
=
O bien introduciendo un coeficiente de calibración del tubo Pitot
( )
ρ
12
1
2 pp
Cv
−
=
Donde C es aproximadamente igual a 1
El tubo Pitot es sensible a las variaciones en la distribución de velocidades en la
sección de la tubería, de aquí que en su empleo es esencial que el flujo encuentre en
un tramo recto de tubería (flujo desarrollado). La máxima exactitud en la medida se
consigue efectuando varias medidas en puntos determinados y promediando las raíces
cuadradas de las presiones dinámicas medidas. Su precisión es baja, del orden de 1.5
a 4%, y se emplea normalmente de fluidos limpios con una baja pérdida de presión.
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Mantenimiento e Instalación 81
PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
Portafolios de evidencias
Desarrollo de la Práctica
Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 1
Nombre: Calibración de manómetros tipo Bourdón.
Propósito: Al finalizar la práctica el alumno calibrará un manómetro tipo Bourdón
empleando una balanza de pesos muertos.
Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• Balanza de pesos muertos.
• Manómetro Bourdón.
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Procedimiento
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Mantenimiento e Instalación 83
1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la
práctica. (+)
• Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial.
• No portar accesorios metálicos, ni cabello largo.
2. Abrir la válvula de alimentación colocada sobre el recipiente de aceite.
3. Conectar el motor de circulación de aceite y ponerlo en funcionamiento.
4. Extraer el pistón de empuje con la manivela.
5. Cerrar la válvula de alimentación.
6. Retirar el tapón.
7. Empujar lentamente el pistón con la manivela hasta que sea expulsado el
aire, y coloque el manómetro con su adaptador.
8. Colocar la pesa correspondiente a la presión que se desea medir.
9. Empujar el pistón con la manivela hasta que la pesa se mantenga flotando
en el aceite. El manómetro debe indicar la presión grabada en la pesa
más la del pistón.
10.Repetir los puntos 7 y 8 para cada valor que se desee conocer.
11.Al terminar de efectuar las lecturas, extraiga el pistón con la manivela,
libere la presión excedente abriendo la válvula de venteo, pare el motor y
quite el manómetro.
12.Con la válvula de alimentación abierta, ponga otra vez el tapón y empuje
hasta el fondo el pistón con la manivela, permitiendo que el aceite pase al
depósito de reserva. No cierre la válvula.
13.Apagar el motor. (+).
14.Limpiar el equipo utilizado. (+).
15.Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+).
16.Elaborar un reporte de la práctica.
Lista de cotejo de la práctica número: 1
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 84
Calibración de manómetros tipo Bourdón
Fecha: _____________________
_____________________
Nombre del alumno: ________________________________________________
Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del
alumno mediante el desempeño del mismo.
De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos
cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo Sí No
No
aplica
1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene
durante el desarrollo de la práctica. (+)
2. Abrió la válvula de alimentación colocada sobre
el recipiente de aceite.
3. Conectó el motor de circulación de aceite y
ponerlo en funcionamiento.
4. Extrajo el pistón de empuje con la manivela.
5. Cerró la válvula de alimentación.
6. Retiró el tapón.
7. Empujó lentamente el pistón con la manivela
hasta que sea expulsado el aire, y coloque el
manómetro con su adaptador.
8. Colocó la pesa correspondiente a la presión
que se desea medir.
9. Empujó el pistón con la manivela hasta que la
pesa se mantenga flotando en el aceite. El
manómetro debe indicar la presión grabada en
la pesa más la del pistón.
10. Repetió los puntos 7 y 8 para cada valor que
se desee conocer.
Desarrollo Sí No No
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Mantenimiento e Instalación 85
aplica
11. Extrajo el pistón con la manivela, liberando la
presión excedente abriendo la válvula de
venteo, pare el motor y quite el manómetro.
12. Con la válvula de alimentación abierta, puso
otra vez el tapón y empujó hasta el fondo el
pistón con la manivela, permitiendo que el
aceite pase al depósito de reserva. No cerró la
válvula.
13. Apagó el motor. (+).
14. Limpió el equipo utilizado. (+).
15. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica.
(+).
16. Elaboró un reporte de la práctica.
Observaciones:
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Docente: ______________
Hora de inicio: ______________
Hora de término: ______________
Evaluación: ______________
PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 86
Portafolios de evidencias
Desarrollo de la Práctica
Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 2
Nombre: Medición de temperatura empleando termómetros de líquido en vidrio.
Propósito: Al finalizar la práctica, el alumno comparará la medición de
temperatura empleando termómetros de líquido en vidrio en condiciones de
inmersión total, parcial y completa.
Escenario: Laboratorio Duración: 2 horas
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• Pozo de temperatura
estable.
• Termómetros de líquido
en vidrio con diferentes
condiciones de
inmersión.
Procedimiento
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Mantenimiento e Instalación 87
1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la
práctica: (+)
• Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial.
• No portar accesorios metálicos, ni cabello largo.
2. Mantener el pozo de temperatura estable, con agua a temperatura
ambiente.
3. Tomar correctamente el termómetro de líquido en vidrio de inmersión total e
introducirlo en el pozo.
4. Dejar el tiempo correspondiente y anotar la lectura de temperatura.
5. Retirar el termómetro.
6. Repetir los puntos 2, 3 y 4 para los termómetros de inmersión parcial y
completa.
7. Comparar las tres mediciones de temperatura.
8. Levantar el equipo.
9. Limpiar el equipo utilizado. (+).
10. Limpiar el área de trabajo al término de la práctica. (+).
11. Elaborar un reporte de la práctica.
Lista de cotejo de la práctica número: 2
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Medición de temperatura empleando termómetros de líquido en vidrio
Fecha: _____________________
_____________________
Nombre del alumno: ________________________________________________
Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del
alumno mediante el desempeño del mismo.
De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos
cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo Sí No
No
aplica
1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene
durante el desarrollo de la práctica. (+)
2. Mantuvo el pozo de temperatura estable, con
agua a temperatura ambiente.
3. Tomó correctamente el termómetro de líquido
en vidrio de inmersión total y lo introdujo en el
pozo.
4. Dejó el tiempo correspondiente y anotó la
lectura de temperatura.
5. Retiró el termómetro.
6. Repitió los puntos 2, 3 y 4 para los
termómetros de inmersión parcial y completa.
7. Comparó las tres mediciones de temperatura.
8. Levantó el equipo.
9. Limpió el equipo utilizado. (+).
10. Limpió el área de trabajo al término de la
práctica. (+).
11. Elaboró un reporte de la práctica.
Observaciones:
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Mantenimiento e Instalación 89
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Docente: ______________
Hora de inicio: ______________
Hora de término: ______________
Evaluación: ______________
PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
Electromecánica
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Mantenimiento e Instalación 90
Portafolios de evidencias
Desarrollo de la Práctica
Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 3
Nombre: Medición de velocidad de flujo de aire.
Propósito: Al finalizar la práctica, el alumno medirá la velocidad de flujo de aire
empleando un instrumento de diferencia de presiones, como es el tubo pitot.
Escenario: Laboratorio Duración: 2 horas
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• Líquido manométrico.
• Mangueras.
• Ventilador con ducto.
• Tubo Pitot.
• Manómetros en U.
Procedimiento
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Mantenimiento e Instalación 91
1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la
práctica: (+)
• Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial.
• No portar accesorios metálicos, ni cabello largo.
2. Arrancar el ventilador y mantener un flujo constante.
3. Introducir el tubo de Pitot en el ducto del ventilador.
4. Conectar la toma de presión estática del tubo Pitot a un manómetro en U.
5. Conectar la toma de presión total del tubo Pitot a un manómetro en U.
6. Anotar los valores de presión atmosférica, temperatura ambiente y humedad
relativa.
7. Anotar los valores de presión de cada manómetro.
8. Apagar el ventilador y desconectar los manómetros.
9. Obtener la presión dinámica, de la presión total y estática.
10.Calcular la densidad del aire manejado por el ventilador.
11.Calcular la velocidad puntual del flujo de aire.
12.Limpiar el equipo utilizado. (+).
13.Limpiar el área de trabajo al término de la práctica. (+).
14.Elaborar un reporte de la práctica.
Lista de cotejo de la práctica número: 3
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Mantenimiento e Instalación 92
Medición de velocidad de flujo de aire
Fecha: _____________________
_____________________
Nombre del alumno: ________________________________________________
Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del
alumno mediante el desempeño del mismo.
De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos
cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo Sí No
No
aplica
1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene
durante el desarrollo de la práctica. (+)
2. Arrancó el ventilador y mantener un flujo
constante.
3. Introdujo el tubo de Pitot en el ducto del
ventilador.
4. Conectó la toma de presión estática del tubo
Pitot a un manómetro en U.
5. Conectó la toma de presión total del tubo Pitot a
un manómetro en U.
6. Anotó los valores de presión atmosférica,
temperatura ambiente y humedad relativa.
7. Anotó los valores de presión de cada
manómetro.
8. Apagó el ventilador y desconectar los
manómetros.
9. Obtuvo la presión dinámica, de la presión total y
estática.
10.Calculó la densidad del aire.
11.Calculó la velocidad puntual del flujo de aire.
12.Limpió el equipo utilizado. (+).
13.Limpió el área de trabajo. (+).
14.Elaboró un reporte de la práctica.
Observaciones:
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 93
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Docente: ______________
Hora de inicio: ______________
Hora de término: ______________
Evaluación: ______________
PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 94
Portafolios de evidencias
Desarrollo de la Práctica
Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 4
Nombre: Medición de Flujo de Agua.
Propósito: Al finalizar la práctica el alumno deducirá el caudal que pasa por una
tubería, por medio de una placa de orificio.
Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas
Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta
• Mercurio
• Placa de Orificio
• Manómetro diferencial
tipo U
Procedimiento
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 95
1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la
práctica. (+)
• Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial.
• No portar accesorios metálicos, ni cabello largo.
2. Cerrar totalmente la válvula de cierre
3. Abrir y cerrar totalmente la válvula contando las vueltas.
4. Encender el motor de la bomba
5. Esperar por lo menos 1 minuto para que el flujo se estabilice
6. Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U.
7. Cerrar la válvula un 15 %, de acuerdo al número vueltas que antes se
contaron.
8. Esperar por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo
9. Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U
10.Cerrar la válvula otro 15 %, para un total de 30%
11.Esperar por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo
12.Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U
13.Cerrar la válvula otro 15 %, para un total de 45%
14.Esperar por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo
15.Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U
16.Abrir totalmente la válvula y esperar un minuto.
17.Apagar el motor.
18.Llenar la siguiente tabla de datos.
Tabla 2.1 Datos de Presión con la Placa de Orificio
Posición de la Válvula Diferencia de Presiones Flujo
Totalmente Abierta
15%
30%
45%
19.Limpiar el equipo utilizado. (+).
20.Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+).
21.Elaborar un reporte de la práctica.
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 96
Lista de cotejo de la práctica número: 4
Medición de caudal volumétrico
Fecha: _____________________
_____________________
Nombre del alumno: ________________________________________________
Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del
alumno mediante el desempeño del mismo.
De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos
cumplidas por el alumno durante su desempeño.
Desarrollo Sí No
No
aplica
1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene
durante el desarrollo de la práctica. (+)
2. Cerro totalmente la válvula de cierre
3. Abrió totalmente la válvula de cierre y contó
las vueltas de la válvula de cierre
4. Espero por lo menos 1 minuto para que se
estabilice el flujo.
5. Tomo las medidas de la diferencia de
presiones en le tubo U
6. Cerro un 15% la válvula
7. Espero por lo menos 1 minuto para que se
estabilice el flujo.
8. Tomo las medidas de la diferencia de
presiones en el tubo U.
9. Cerro otro 15% la válvula
10.Espero por lo menos 1 minuto para que se
estabilice el flujo.
11.Tomo las medidas de la diferencia de presión
en el tubo U.
12.Cerro otro 15% la válvula
13.Espero por lo menos 1 minuto para que se
estabilice el flujo.
14.Tomo las medidas de la diferencia de presión
Electromecánica
Aplicaciones de la Metrología
Mantenimiento e Instalación 97
en el tubo U.
15.Abrió totalmente la válvula y espero 1 minuto
16.Apago el motor
17.Llenó la tabla 2.1
18.Limpió el equipo utilizado
19.Limpió el área de trabajo al finalizar la
práctica
20.Elaboró un reporte de la práctica
Observaciones:
__________________________________________________
__________________________________________________
__________________________________________________
Docente: ______________
Hora de inicio: ______________
Hora de término: ______________
Evaluación: ______________
AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS
Electromecanica 01
Electromecanica 01
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Electromecanica 01

  • 1. Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica PROFESIONAL TÉCNICO EN ELECTROMECÁNICA Manual Teórico Práctico del Curso-Módulo Ocupacional APLICACIONES DE LA METROLOGÍA 1er. Semestre SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA
  • 2. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 2 PARTICIPANTES Coordinadores Director General: Joaquín Ruiz Nando Suplente del Director General Secretario Académico: Marco Antonio Norzagaray Director de Diseño Curricular de la Gustavo Flores Fernández Formación Ocupacional: Revisor: Asociación Mexicana de Ingenieros Mecánicos y Electricistas. Sección Metropolitana Presidente de la AMIME Sección Metropolitana: Dr. Miguel Toledo Velázquez Autores: Instalación y Mantenimiento Electromecánica Manual del curso – módulo autocontenido Aplicaciones de la Metrología D.R. ©2004 CONALEP Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra, incluida la portada, por cualquier medio sin autorización por escrito del CONALEP. Lo contrario representa un acto de piratería intelectual perseguido por la ley Penal. E-CBNC Av. Conalep N° 5, Col. Lázaro Cárdenas, C.P. 52140 Metepec, Estado de México.
  • 3. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 3 ÍNDICE Participantes I. Mensaje al alumno II. Como utilizar este manual III. Propósito del curso módulo autocontenido IV. Normas de competencia laboral V. Especificaciones de evaluación VI. Mapa curricular del curso módulo autocontenido CAPÍTULO 1 . INTRODUCCIÓN A LA MEDICIÓN. Mapa curricular de la unidad de aprendizaje Sumario 1.1 Aplicar los instrumentos de medición dimensional: vernier y micrómetro 1.2 Emplear el goniómetro e indicador de carátula y bloque patrón en mediciones mecánicas Prácticas y listas de cotejo Autoevaluación de conocimientos CAPÍTULO 2 . MANEJO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Mapa curricular de la unidad de aprendizaje Sumario 2.1 Emplear los instrumentos para medición de presión 2.2 Aplicar los instrumentos para medir temperatura 2.3 Manejar los instrumentos para medir flujo y velocidad Prácticas y listas de cotejo Autoevaluación de conocimientos CAPÍTULO 3 MANTENIMIENTO Y CALIBRACIÓN DEL EQUIPO DE MEDICIÓN Mapa curricular de la unidad de aprendizaje Sumario 3.1 Aplicar los instrumentos para medir corriente eléctrica 3.2 Emplear los instrumentos para medir tensión eléctrica 3.3 Manejar el óhmetro 3.4 Emplear el osciloscopio Prácticas y listas de cotejo Autoevaluación de conocimientos RESPUESTAS A LAS AUTOEVALUACIONES DE CONOCIMIENTOS POR CAPÍTULO GLOSARIO GLOSARIO DE TÉRMINOS DE E-CBNC BIBLIOGRAFIA
  • 4. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 4 I. MENSAJE AL ALUMNO El Conalep a partir de la Reforma Académica 2003, diseña y actualiza sus carreras, innovando sus perfiles, planes y programas de estudio, manuales teórico prácticos, con los avances educativos, científicos, tecnológicos y humanísticos predominantes en el mundo globalizado acordes también a las necesidades del país para conferir una mayor competitividad a sus egresados, por lo que se crea la modalidad de Educación y Capacitación Basada en Competencias Contextualizadas, que considera las tendencias internacionales y nacionales de la educación tecnológica, lo que implica un reto permanente en la conjugación de esfuerzos. ¡CONALEP TE DA LA BIENVENIDA AL CURSO - MÓDULO AUTOCONTENIDO APLICACIONES DE LA METROLOGÍA! Este manual teórico práctico que apoya al módulo autocontenido, ha sido diseñado bajo la Modalidad Educativa Basada en Competencia Contextualizadas, con el fin de ofrecerte una alternativa efectiva para el desarrollo de conocimientos, habilidades y actitudes que contribuyan a elevar tu potencial productivo, y a la vez que satisfagan las demandas actuales del sector laboral, te formen de manera integral y tengas la oportunidad de realizar estudios a nivel superior. Esta modalidad requiere tu participación e involucramiento activo en ejercicios y prácticas con simuladores, vivencias y casos reales para promover un aprendizaje integral y significativo, a través de experiencias. Durante este proceso deberás mostrar evidencias que permitirán evaluar tu aprendizaje y el desarrollo de competencias laboral y complementarias requeridas. El conocimiento y la experiencia adquirida se verán reflejados a corto plazo en el mejoramiento de tu desempeño laboral y social, lo cual te permitirá llegar tan lejos como quieras en el ámbito profesional y laboral.
  • 5. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 5 II. COMO UTILIZAR ESTE MANUAL Las instrucciones generales que a continuación se te pide que realices, tienen la intención de conducirte a que vincules las competencias requeridas por el mundo de trabajo con tu formación de profesional técnico. Redacta cuales serían tus objetivos personales al estudiar este curso -módulo autocontenido. Analiza el Propósito del curso del módulo autocontenido que se indica al principio del manual y contesta la pregunta ¿Me queda claro hacia dónde me dirijo y qué es lo que voy a aprender a hacer al estudiar el contenido del manual? si no lo tienes claro pídele al docente que te lo explique. Revisa el apartado especificaciones de evaluación son parte de los requisitos que debes cumplir para aprobar el curso - módulo. En él se indican las evidencias que debes mostrar durante el estudio del curso -módulo ocupacional para considerar que has alcanzado los resultados de aprendizaje de cada unidad. Es fundamental que antes de empezar a abordar los contenidos del manual tengas muy claros los conceptos que a continuación se mencionan: competencia laboral, competencia central, competencia básica, competencia clave, unidad de competencia (básica, genéricas específicas), elementos de competencia, criterio de desempeño, campo de aplicación, evidencias de desempeño, evidencias de conocimiento, evidencias por producto, norma técnica de institución educativa, formación ocupacional, módulo autocontenido, módulo integrador, unidad de aprendizaje, y resultado de aprendizaje. Si desconoces el significado de los componentes de la norma, te recomendamos que consultes el apartado glosario de términos, que encontrarás al final del manual. Analiza el apartado «Normas Técnicas de Competencia Laboral, Norma Técnica de Institución Educativa». Revisa el Mapa Curricular del curso – módulo autocontenido. Esta diseñado para mostrarte esquemáticamente las unidades y los resultados de aprendizaje que te permitirán llegar a desarrollar paulatinamente las competencias laborales que requiere la ocupación para la cual te estás formando. Revisa la Matriz de Competencias del curso -módulo autocontenido. Describe las competencias laborales, básicas y claves que se contextualizan como parte de la metodología que refuerza el aprendiza lo integra y lo hace significativo
  • 6. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 6 Analiza la Matriz de contextualización del curso-módulo autocontenido. Puede ser entendida como la forma en que, al darse el proceso de aprendizaje, el sujeto establece una relación activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto aprende durante la interacción social, haciendo del conocimiento un acto individual y social Realiza la lectura del contenido de cada capítulo y las actividades de aprendizaje que se te recomiendan. Recuerda que en la educación basada en normas de competencia laborales la responsabilidad del aprendizaje es tuya, ya que eres el que desarrolla y orienta sus conocimientos y habilidades hacia el logro de algunas competencias en particular. Analiza la Matriz de contextualización del curso-módulo autocontenido. Puede ser entendida como la forma en que, al darse el proceso de aprendizaje, el sujeto establece una relación activa del conocimiento y sus habilidades sobre el objeto desde un contexto científico, tecnológico, social, cultural e histórico que le permite hacer significativo su aprendizaje, es decir, el sujeto aprende durante la interacción social, haciendo del conocimiento un acto individual y social En el desarrollo del contenido de cada capítulo, encontrarás ayudas visuales como las siguientes, haz lo que ellas te sugieren efectuar. Si no haces no aprendes, no desarrollas habilidades, y te será difícil realizar los ejercicios de evidencias de conocimientos y los de desempeño.
  • 7. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 7 Imágenes de referencia Estudio individual Investigación documental Consulta con el docente Redacción de trabajo Comparación de resultados con otros compañeros Repetición del ejercicio Trabajo en equipo Sugerencias o notas Realización del ejercicio Resumen Observación Consideraciones sobre seguridad e higiene Investigación de campo Portafolios de evidencias
  • 8. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 8 III. PROPÓSITO DEL CURSO-MÓDULO AUTOCONTENIDO Al finalizar el módulo, el alumno manejará los instrumentos empleados de mediciones mecánicas de sólidos y fluidos, así como los utilizados en mediciones eléctricas y electrónicas, para la realización de lecturas de las variables mecánicas se sistemas mecánicos, eléctricos y electrónicos como son: longitud, angulos, presión, temperatura, flujo, tensión eléctrica, corriente eléctrica, resistencia, entre otras que permitan garantizar el funcionamiento de los equipos y sistemas electromecánicos y de telecomunicaciones, siguiendo los procedimientos y especificaciones establecidos por el fabricante.
  • 9. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 9 IV. NORMAS TÉCNICAS DE COMPETENCIA LABORAL O NORMA DE INSTITUCIÓN EDUCATIVA Para que analices la relación que guardan las partes o componentes de la NTCL o NIE con el contenido del programa del curso – módulo autocontenido de la carrera que cursas, te recomendamos consultarla a través de las siguientes opciones: Acércate con el docente para que te permita revisar su programa de estudio del curso - módulo autocontenido de la carrera que cursas, para que consultes el apartado de la norma requerida. Visita la página WEB del CONOCER en www.conocer.org.mx en caso de que el programa de estudio del curso - módulo ocupacional esta diseñado con una NTCL. Consulta la página de Intranet del CONALEP http://intranet/ en caso de que el programa de estudio del curso - módulo autocontenido está diseñado con una NIE.
  • 10. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 10 V. ESPECIFICACIONES DE EVALUACIÓN Durante el desarrollo de las prácticas de ejercicio también se estará evaluando el desempeño. El docente mediante la observación directa y con auxilio de una lista de cotejo confrontará el cumplimiento de los requisitos en la ejecución de las actividades y el tiempo real en que se realizó. En éstas quedarán registradas las evidencias de desempeño. Las autoevaluaciones de conocimientos correspondientes a cada capítulo además de ser un medio para reafirmar los conocimientos sobre los contenidos tratados, son también una forma de evaluar y recopilar evidencias de conocimiento. Al término del curso - módulo deberás presentar un Portafolios de Evidencias1 , el cual estará integrado por las listas de cotejo correspondientes a las prácticas de ejercicio, las autoevaluaciones de conocimientos que se encuentran al final de cada capítulo del manual y muestras de los trabajos realizados durante el desarrollo del curso - módulo, con esto se facilitará la evaluación del aprendizaje para determinar que se ha obtenido la competencia laboral. Deberás asentar datos básicos, tales como: nombre del alumno, fecha de evaluación, nombre y firma del evaluador y plan de evaluación. 1 El portafolios de evidencias es una compilación de documentos que le permiten al evaluador, valorar los conocimientos, las habilidades y las destrezas con que cuenta el alumno, y a éste le permite organizar la documentación que integra los registros y productos de sus competencias previas y otros materiales que demuestran su dominio en una función específica (CONALEP. Metodología para el diseño e instrumentación de la educación y capacitación basada en competencias, Pág. 180).
  • 11. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 11 MAPA CURRICULAR DEL CURSO – MÓDULO OCUPACIONAL 1.1. Identificar los tipos de metrología para aplicarlos en la medición de parámetros físicos. 4 hrs. 1.2. Realizar operaciones con números para aplicarlos en la medición de parámetros físicos. 12 hrs. 2.1. Manejar los instrumentos de medición dimensional para la medición de piezas en la industria. 30 hrs. 2.2. Manejar los instrumentos de medición eléctrica para la verificación de variables eléctricas en la industria. 30 hrs. 2.3. Manejar instrumentos de medición para la verificación de variables hidráulicas, neumáticas, térmicas y mecánicas en la industria. 10 hrs. 3.1. Realizar el mantenimiento preventivo a los diversos aparatos de medición para asegurar el perfecto funcionamiento en la medición de los parámetros físicos. 4 hrs. 3.2. Calibrar instrumentos de medición de acuerdo a las técnicas establecidas y equipo especificado. 18 hrs. Módulo Unidad de Aprendizaje Resultados de Aprendizaje Aplicaciones de la Metrología. 108 Horas 3. Mantenimiento y calibración del equipo de medición. 22 hrs. 2. Manejo de instrumentos de medición 70 hrs. 1. Introducción a la medición. 16 hrs.
  • 12. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 12 CAPÍTULO 1 . INTRODUCCIÓN A LA MEDICIÓN MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE 1.1. Identificar los tipos de metrología para aplicarlos en la medición de parámetros físicos. 4 hrs. 1.2. Realizar operaciones con números para aplicarlos en la medición de parámetros físicos. 12 hrs. Módulo Unidad de Aprendizaje Resultados de Aprendizaje Aplicaciones de la Metrología. II. 108 Horas .1. Introducción a la medición. 16 hrs.
  • 13. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 13 1.1 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DIMENSIONAL La metrología es la ciencia que trata de la medidas de los sistemas de unidades adoptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. Abarca varios campos, tales como la metrología térmica, eléctrica, acústica, dimensional, en otras. La metrología dimensional dentro de la industria (sobre todo en la industria metal – mecánica) es una de las más utilizadas. La metrología dimensional se puede clasificar según su campo de aplicación en: • Longitud: interiores, exteriores y profundidades • Ángulos: ángulo cualesquiera • Superficies: Rugosidad • Formas: rectitud, planitud, paralelismo, perpendicularidad, concentricidad, etc. Los instrumentos para mediciones de longitud pueden ser de medida directa, cuando el valor de la medida se obtiene directamente de los trazos y divisiones de los instrumentos (como son el metro, regla graduada, calibradores vernier, micrómetros, etc.) o bien puede ser indirecta, donde para obtener el valor de la medida se necesita compararla con alguna referencia (todos los comparadores). La Tabla 1.1 muestra una relación de las medidas y los instrumentos.
  • 14. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 14 Tabla 1.1 Tipos de Medición e Instrumentos en metrología dimensional Al realizar una medición las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuando las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo método y en el mismo ambiente (repetibilidad); si las mediciones las hacen diferentes personas con distintos instrumentos o métodos o en ambientes diferentes, entonces las variaciones en las lecturas son mayores (reproducibilidad). Esta variación puede ser relativamente grande o pequeña, pero siempre existirá. Los errores pueden ser diversos y dependen de varios factores. En la Tabla 1.2 se muestran los diferentes errores que pueden existir en una medición:
  • 15. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 15 Tabla 1.2 Errores en una Medición 1.2 VERNIER El calibrador vernier es un instrumento de medición directa, con el cual se pueden hacer mediciones con cierto grado de exactitud, de acuerdo a la legibilidad del mismo. Este instrumento está compuesto de una regla rígida graduada en cuyo extremo lleva un palpador fijo (Figura 1.1), sobre esta regla se desliza un cursor al que se le da el nombre de Vernier o Nonio, cuyas graduaciones difieren de la regla principal; y son las que determinan la legibilidad del instrumento. Este cursor va unido otro tope al que se denomina palpador móvil.
  • 16. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 16 Figura 1.1 Partes Principales de un Calibrador Vernier El principio de funcionamiento del Vernier es el siguiente: Si la magnitud que se mide está dada por un número entero, el origen del vernier (la regla nonio) indica exactamente este valor sobre la regla (en la escala principal). Si en cambio fuera un número decimal, el origen del vernier caerá dentro dos trazos de la regla y el trazo del vernier que coincida frente a un trazo de la regla representa la fracción. El calibrador Vernier tiene una gran flexibilidad para poder medir ya que este puede medir longitud, profundidad e interiores. Por lo que por su sencillez y flexibilidad es uno de los principales instrumentos de medición en la industria. Clasificación de Calibradores por tamaño y tipo Hay calibradores disponibles en diversos tamaños, con alcances de medición de 100 mm a 3 m (4 a 120 pulg). Generalmente los tipos de calibrador vernier estándar son los siguientes: • Calibrador Tipo M: La figura 1.2 muestra un calibrador vernier tipo M (llamado calibrador con barra de profundidades). Este calibrador tiene un cursor abierto y puntas para medición de interiores.
  • 17. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 17 Figura 1.2 Medición de Interiores, Exteriores y Profundidades con el Calibrador Vernier • Calibrador Tipo CM: En la figura 1.3 se observa el calibrador vernier tipo CM, tienen 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 achaflanada, por lo que tienen una mayor resistencia al desgaste y daño, además de carecer de barra de profundidades. Figura 1.3 Calibrador Vernier tipo CM
  • 18. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 18 • Calibrador con Puntas desiguales: Este tipo de calibrador permite ajustar verticalmente, aflojando un tornillo de fijación, la punta de medición sobre la cabeza del brazo principal (Figura 1.4), lo que posibilita medir dimensiones en piezas escalonadas que no puedan medirse con calibradores estándar. Figura 1.4 Calibrador Vernier con Puntas Desiguales • Calibrador con Punta de medición abatible: El calibrador de este tipo tiene la punta de medición dispuesta de tal modo que puede girar ± 90º alrededor de un eje paralelo a la línea de medición (Figura 1.5), por tanto, puede medir piezas escalonadas y ejes con secciones descentradas que no pueden medirse con calibradores estándar. Figura 1.5 Calibrador Vernier con Punta Abatible
  • 19. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 19 • Calibrador con puntas largas: Este calibrador es un diseño modificado de los calibradores tipo C y CM; tiene un brazo principal y unas puntas de medición mas largas que los tipos normales y puede medir diámetros exteriores grandes que no pueden medirse con los calibradores estándar. Este calibrador se muestra en la Figura 1.6. Figura 1.6 Calibrador con Puntas Largas • Calibrador con punta desigual para medir la distancia entre centros de agujeros: Este calibrador tiene puntas de medición cónicas (ángulos de cono 40º) para medir las distancias entre centros de agujeros cuyos diámetros sean iguales o diferentes, entre agujeros sobre superficies diferentes – sobre una pieza escalonada – y la distancia desde una superficie al centro de un agujero. La Figura 1.7 muestra un calibrador de este tipo. Figura 1.7 Calibrador con Punta Desigual para Medir entre Centros
  • 20. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 20 • Calibrador para mediciones con profundidad (tipo puntas paralelas y puntas cónicas) : Este calibrador sirve para mediciones de profundidad hasta de 32 mm y se muestra en la Figura 1.8. Figura 1.8 Calibrador con Puntas Paralelas para Mediciones de Profundidad • Calibrador con puntas en cuchilla: para mediciones de ranuras estrechas, cuenta con barra de profundidad y un recubrimiento de carburo de tungsteno en las caras de medición exteriores.
  • 21. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 21 Figura 1.9 Calibrador con Puntas de Cuchilla • Calibrador para tubos: Consta de una punta fija tipo cilindro para mediciones de tubería con diámetro interior mayor de 3 mm. ` Figura 1.10 Calibrador para Tubos • Calibrador con puntas en gancho: para medir el ancho de ranuras en perforaciones de más de 30 mm. (Figura 1.11).
  • 22. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 22 Figura 1.11 Calibrador con Puntas de Gancho • Calibrador para Ranuras: útil en la medición del ancho de la ranura dentro de perforaciones de más de 30 mm de diámetro. (Figura 1.12). Figura 1.12 Calibrador para Ranuras 1.3 MICRÓMETRO Los micrómetros se clasifican principalmente en: • Micrómetros para exteriores. Los micrómetros para exteriores son todos aquellos que tienen cuerpo de herradura ó cuerpo en forma de “C”, como el que se muestra en la Figura 1.13. • Micrómetros para interiores. Son todos aquellos que sirven para medir interiores, principalmente son de barra simple y de tres puntos de contacto.
  • 23. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 23 • Micrómetros de profundidades. Los micrómetros de profundidades son útiles para medir las profundidades de agujeros, ranuras y escalonamiento. Micrómetro para Exteriores El micrómetro es un instrumento de medición más preciso que el Vernier. El cuerpo principal del micrómetro es en forma de herradura o en “C”, con un palpador fijo en uno de sus extremos. Por el otro extremo avanza un tornillo (tornillo milimétrico) cuya punta es otro palpador móvil. Este tornillo lleva en su cabeza un mango que desliza, girando, sobre un cilindro interior, el cual está graduado longitudinalmente. El mango en su extremo cercano al marco, tiene marcada una marca circular, llamada limbo, que puede estar dividida hasta en cien partes. Cuando el mango gira una vuelta completa, el tornillo avanza la longitud de su paso, que es de 1 mm en los micrómetros decimales. Cada fracción de vuelta del mango, igual a una división del limbo, hace avanzar un centésimo de milímetro (0,01 mm). Las partes principales que constituyen al micrómetro de herradura mostrado en la figura 1.13 son: 1. Cuerpo principal en forma de “C” o herradura 2. Palpador fijo 3. Palpador móvil 4. Escala fija 5. Limbo o tambor (Escala cilíndrica graduada) 6. Trinquete 7. Botón de fricción o freno 8. Palanca o tuerca de fijación
  • 24. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 24 Figura 1.13 Partes Principales de un Micrómetro Al estar en contacto los palpadores que ajustan los extremos de la pieza por medir, coinciden los ceros de la escala longitudinal y del limbo. Cuando la pieza que se mide esta ajustada entre los topes, está visible una parte de la escala entre el marco y el mango; esta es la medida del espesor de la pieza en mm, su aproximación en centésimas de mm se aprecia en la división del limbo que se encuentre en coincidencia con la línea central de la escala. Micrómetros para Interiores de Barra Simple En los micrómetros de barra simple el posicionamiento exacto es la clave para obtener mediciones exactas de diámetros interiores. Con el objeto de asegurar un posicionamiento exacto, se mueve el extremo de la cabeza de medición de izquierda a derecha, en dirección lateral, hasta determinar el punto más alto en el plano perpendicular al eje. Entonces se mueve, como se muestra en la Figura 1.14, hacia delante y hacia atrás en dirección axial para determinar la distancia más corta. Este procedimiento es necesario aunque el micrómetro cuente con un dispositivo de fuerza constante.
  • 25. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 25 Figura 1.14 Micrómetro para Interiores de Barra Simple Micrómetros para Interiores con Tres Puntos de Contacto El micrómetro anteriormente descrito miden con sólo dos puntos de contacto. Este método, sin embargo requiere una considerable experiencia porque el micrómetro debe estar exactamente alineado con la línea diametral del agujero que esté siendo medido. El uso del micrómetro de interiores del tipo de tres puntos de contacto es el más simple debido a que se alinea a sí mismo con el eje del agujero a través de los tres puntos (palpadores) de contacto, los cuales están igualmente espaciados. Esto permite realizar mediciones exactas fácilmente, sin que sea necesaria alguna habilidad especial. Este micrómetro utiliza una parte cónica (cono liso o rosca cónica) para convertir el desplazamiento axial del husillo en desplazamiento radial de los puntos en contacto. En la figura 1.15 se presenta la estructura externa de un micrómetro del tipo de cono liso. Cuando el husillo es desplazado hacia delante, en dirección axial, la “esfera contacto” del husillo empuja el cono hacia delante. Conforme este avanza, su superficie cónica empuja las tres puntas del contacto hacia fuera, en dirección radial. La medición
  • 26. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 26 se lee en el cilindro y el tambor cuando las puntas de contacto tocan la superficie interior del agujero con una fuerza de medición específica. Figura 1.15 Micrómetro de Interiores con Tres Puntos de Contacto Micrómetros de Profundidades Los micrómetros de profundidades se clasifican como sigue: • Tipo varilla simple: Como puede apreciarse en la Figura 1.16, este micrómetro consiste en una cabeza micrométrica, un husillo y una base. La construcción del cilindro y el tambor es la misma que la del micrómetro normal de exteriores, pero las graduaciones están dadas en la dirección inversa. La superficie externa del husillo sirve como cara de medición. La base está hecha de acero endurecido. Debido a que la superficie inferior de la base se utiliza como superficie de referencia, está lapeada con exactitud a un alto grado de planitud (aproximadamente 1.5 μ m). Figura 1.16 Micrómetro para Profundidades Tipo Varilla Simple
  • 27. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 27 • Tipo varilla intercambiable: La Figura 1.17 muestra la vista externa y la estructura de un micrómetro típico de este tipo, el cual utiliza un husillo hueco sin superficie de medición. En su lugar, una varilla intercambiable que pasa a través del husillo y la base tiene una superficie de medición finamente lapeada en un extremo. El otro extremo de la varilla está sujeto al husillo. El método de fijación depende del fabricante (por ejemplo, puede ser un collar en la varilla y un tornillo de fijación o la presión del tornillo de fijación del trinquete contra el extremo de la varilla). A. Trinquete B. Tapa del Tambor C. Dos tuercas soporte, la longitud total del husillo es precalibrada y fijada mediante estas tuercas D. Tambor, los números están en orden inverso al de los micrómetros de exteriores. E. Cilindro, los números empiezan de arriba y van hacia la base F. Base G. Varilla intercambiable Figura 1.17 Micrómetro de Profundidades Tipo Varilla Intercambiable • Tipo varilla seccionada: Este tipo de micrómetro está diseñado para superar las desventajas del tipo de varilla simple (su limitado alcance de medición) y del tipo de varilla intercambiable (el cual requiere de varias longitudes de varilla que deben cambiarse para diferentes longitudes de medición). El tipo de varilla seccionada permite seleccionar la longitud efectiva de la varilla con una varilla larga que tiene ranuras V alrededor de su circunferencia a intervalos de 25 mm a lo largo del eje. Este micrómetro se muestra en la figura 1.18.
  • 28. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 28 Figura 1.18 Micrómetro para Profundidades Tipo Varilla Seccionada 1.4 GONIÓMETRO Dos rectas que se cruzan en un punto forman un ángulo que por lo general se indica con letras griegas y en dibujos de ingeniería directamente con el valor numérico. La unidad de medición angular en el Sistema Internacional de Unidades es el radian, pero se permite usar la unidad llamada grado, la cual más comúnmente se utiliza en la industria. Uno de los medios más sencillos de medir el ángulo entre dos caras de un componente es utilizar un goniómetro (transportador), que es un instrumento que tiene dos brazos que pueden colocarse a lo largo de las dos caras, y que contiene una escala circular que indica el ángulo entre ellas. La figura 1.19 muestra un goniómetro que consta de una pieza en forma de escuadra (1) unida a un limbo o círculo graduado y un disco (2) que gira concéntricamente al limbo llevando consigo el brazo (3) en el que se fija una regla deslizante (4). El limbo está dividido en grados y numerado cuatro veces, de cero a 90º. 1. Escuadra y limbo 2. Disco 3. Brazo 4. Regla deslizante
  • 29. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 29 Figura 1.19 Procedimeinto de utilización del Goniómetro La medición con estos goniómetros se realiza situando el ángulo a medir de tal forma que sus lados coincidan: uno con un lado de la regla y otro con un lado de la escuadra, deslizando la regla a uno y/o otro lado empleando el lado más cómodo para la medición. Es importante tener presente que el goniómetro mide los ángulos entre sus propias partes, por lo que la exactitud de la medición dependerá de qué tan adecuado sea el contacto de las superficies del ángulo con las partes del goniómetro. 1.5 COMPARADOR DE CARÁTULA Y BLOQUE PATRÓN 1.5.1 Comparador de Carátula Estrictamente hablando, todos los instrumentos de medición son comparadores, variando desde la simple escala hasta el instrumento complejo que tiene incorporado su propia escala patrón. El proposito general de los comparadores es señalar las
  • 30. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 30 diferencias de tamaño entre el patrón y el trabajo que esta siendo medido por medio de alguna forma de palpador sobre una escala y con una magnitud que es suficiente para leer con la exactitud requerida. La longitud que se mide será entonces igual a la longitud del patrón, más o menos la diferencia medida, según ésta sea por exceso o por defecto, respectivamente. Es frecuente el empleo de los comparadores en la verificación de las formas geométricas, tales como los planos, planos paralelos y perpendiculares, superficies cilíndricas exteriores e interiores, etcétera. Los comparadores son de tipos muy diversos, y se clasifican según el sistema de amplificación utilizado en: • Comparadores de amplificación mecánica • Comparadores de amplificación óptica • Comparadores de amplificación neumática • Comparadores de amplificación eléctrica y electrónica También se podría citar entre estos los proyectores de perfiles, que permiten comparar un perfil con respecto a una plantilla o perfil tipo. La comparación o verificación por medio de un indicador de carátula da las diferencias que pueden existir entre dos o más piezas debidas a exceso de material o defecto de fabricación; se aplica tanto a dimensiones lineales como a formas geométricas. La medición por comparación se utiliza para magnitudes con exactitud de 0.01 mm cuando esta exactitud es exigida. También es frecuente el empleo de los mismos aparatos en la verificación del ovalamiento, conicidad, excentricidad y formas geométricas. Las partes principales que constituyen a un comparador son las siguientes y se muestran en la Figura 1.20: 1. Cañón en el cual se desplaza el vástago que soporta al palpador. 2. Cuerpo conteniendo al cuadrante y el mecanismo de funcionamiento. 3. Aguja que indica los desplazamientos longitudinales del palpador 4. Aguja totalizadora de los desplazamientos del palpador cuando son mayores a 1 mm. 5. Vástago (con punta esférica) 6. Cuadrante 7. Graduaciones 8. Graduaciones del cuadrante totalizador 9. Palpador 10.Cabeza del vástago
  • 31. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 31 Figura 1.20 Partes Principales de un Comparador de Carátula El principio en el cual se fundamenta el comparador es el siguiente: El vástago (1) que soporta el palpador (9) forma una cremallera que engrana con el piñón (2) que, a su vez, transmite su movimiento a través de un tren de engranajes (3,4 y 5), que amplifica al piñón (6) que está unido al vástago con palpador esférico. Para un comparador con una legibilidad de 0,01 mm, los engranajes están calculados de tal manera que al desplazarse un milímetro el palpador, la guja da una vuelta completa al cuadrante dividido en 100 partes. Una rueda dentada (7) engrana también con el piñón (6) y está provista de un resorte espiral (8) que hace girar la rueda de modo que empuje siempre hacia abajo al vástago del palpador, con lo cual se logra el contacto con la pieza a verificar.
  • 32. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 32 Para la calibración del aparato se utiliza un juego de bloques patrón, en los cuales dos de sus caras son finamente rectificadas, lo que permite una gran adherencia al juntarlas para conseguir una medida exacta, la cual se toma como patrón. 1.5.2 Bloque Patrón Los patrones de caras paralelas, mas corrientemente conocidos con los nombres de bloques patrón fueron perfeccionadas e introducidas en la industria por el ingeniero sueco Johansson. Estos patrones están constituidos por pequeños bloques paralelepípedos de acero templado y estabilizado de gran dureza. Todas las caras de estos bloques están finamente rectificadas, siendo perfectamente planas y paralelas, distanciando entre sí la longitud nominal grabada sobre el patrón a la temperatura de referencia de 20 ºC y 50 % de humedad relativa. La particularidad más importante de estos patrones es la que se puedan agrupar por superposición de modo que la longitud del grupo formado queda dentro de los límites de precisión requeridos para su empleo como patrón. Esta cualidad hace que con un número relativamente pequeño de patrones se puedan formar un número de combinaciones tal, que satisfaga todas las necesidades del taller en cuanto a patrones para la comprobación de instrumentos y aparatos de verificación y medida. Las galgas patrón se presentan y utilizan como juegos o colecciones de un número determinado de bloques de dimensiones escalonadas en tal forma que, combinando un número muy reducido de ellas puede formarse cualquier medida comprendida entre sus límites de empleo. Existen diferentes maneras de obtener un tamaño específico adhiriendo varios bloques patrón. Los siguientes puntos deben tenerse presentes cuando se adhieran bloques patrón: 1. Utilice el mínimo número de bloques patrón para formar la medida deseada. 2. Seleccione bloques gruesos siempre que sea posible. 3. Seleccione bloques patrón empezando con uno que tenga el mínimo digito significante requerido y entonces seleccione secuencialmente dígitos más significantes. 4. Evite utilizar bloques patrón de 5 mm y sus múltiplos, siempre que sea posible.
  • 33. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 33 PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO Portafolios de evidencias Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 1 Nombre: Uso adecuado del laboratorio y los instrumentos Propósito: Al finalizar la práctica el alumno conocerá las reglas de seguridad e higiene del laboratorio, así como las reglas de uso adecuado de los instrumentos de trabajo. Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Mesa de Trabajo • Vernier • Micrómetro • Goniómetro • Indicador de Carátula • Bloques Patrón • Otros instrumentos
  • 34. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 34 Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) • Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. • No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. El PSA explicará a los alumnos las siguientes reglas y las pondrá en práctica: • Dará la bienvenida al laboratorio • Indicará las áreas de trabajo del laboratorio • Indicará los suministros eléctricos, aire, agua, etc. • Comentará las medidas de seguridad e higiene. El buen uso y el cuidado de los instrumentos para medir, garantizan mediciones y trazos correctos. En primer lugar y de máxima importancia, los instrumentos no deben utilizarse para otra cosa que no sea para lo que están hechos; sobre todo no debe golpearse con ellos o sobre ellos. Sin embargo, no sólo con lo anterior se logra buenos resultados; también es necesario seguir una serie de reglas para conservarlos y para su uso correcto. Entre las reglas principales son: • Después de utilizarse, deben limpiarse perfectamente hasta dejarlos libres de suciedad. Esta limpieza debe hacerse con una franela suave. • Los instrumentos más finos, después de limpiarlos es conveniente ponerles vaselina pura. • Todos los instrumentos deben guardarse en lugares seguros y separados de otras herramientas que los puedan dañar. Los instrumentos finos que tienen estuche, deben meterse en él. • Cuando los instrumentos están sucios o un poco oxidados, no debe usarse lija aunque sea fina para limpiarlos, empléese aserrín de madera, lo más fino posible con un poco de aceite. • Durante el trabajo de trazo o medición, se debe contar con suficiente luz y colocada adecuadamente. • Cuando se estén utilizando los instrumentos, tómese las debidas precauciones para que haya la menor posibilidad de que se caigan al suelo y se estropeen. • Nunca debe medirse piezas en movimiento. • En instrumentos que tengan superficies de apoyo, cuídese que esta superficie haga un contacto correcto con el borde o superficie de referencia.
  • 35. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 35 • Cuando los instrumentos tienen elementos de fijación o tornillos para aproximar las medidas, debe tenerse buen contacto para no apretar más de lo necesario, porque además de no ser ciertas las medidas en este último caso, se pueden dañar los instrumentos. 3. El PSA mostrará al alumno los diferentes errores que se pueden tener al efectuar una medición. 4. El PSA dará al alumno un instrumento el cual debe anotar las características de medición de acuerdo a la tabla 1.1. 5. El alumno anotará también los errores más comunes que podría tener al usar un instrumento de medición de acuerdo a la tabla 1.2. 6. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica y guardar el instrumento de trabajo como anteriormente se mencionó (+). 7. Elaborar un reporte de la práctica.
  • 36. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 36 Lista de cotejo de la práctica número: 1 Manejo y uso adecuado del laboratorio y los instrumentos Fecha: _____________________ _____________________ Nombre del alumno: ________________________________________________ Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno durante el desarrollo de la práctica. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo Sí No No aplica 1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) 2. Puso atención a las instrucciones del PSA 3. Anotó en una libreta las recomendaciones para el uso de los instrumentos del laboratorio 4. Utilizó y guardó el instrumento de trabajo de acuerdo a las reglas anteriormente mencionadas 5. Anotó las características y errores que puede tener el instrumento de medición 6. Limpio el área de trabajo 7. Limpió el equipo utilizado. (+). 8. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 9. Elaboró un reporte de la práctica.
  • 37. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 37 Observaciones: __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ Docente: ______________ Hora de inicio: ______________ Hora de término: ______________ Evaluación: ______________
  • 38. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 38 PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO Portafolios de evidencias Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 2 Nombre: Manejo y medición de piezas mecánicas con el Vernier Propósito: Al finalizar la práctica el alumno manejará el Vernier en la medición de diversas piezas mecánicas Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Piezas mecánicas • Calibrador Vernier
  • 39. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 39 Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) • Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. • No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Seleccione el calibrador que mejor se ajuste a sus necesidades. Asegúrese de que el tipo, rango de medición, graduación y otras especificaciones del calibrador son las apropiadas para la medición. 3. Para tomar lectura de la medición con el calibrador vernier y con cualquier otro tipo de instrumento se debe conocer las características del instrumento sobre todo las de legibilidad, alcance y aplicación. Calculo de la Legibilidad Se tiene un calibrador vernier en el cual la distancia de trazos en la regla es de un milímetro y el vernier tiene 20 divisiones. La lectura medida en el vernier se muestra en la figura 1.21. Figura 1.21 Ejemplo de Medición con el Vernier Primeramente se procede a obtener la legibilidad del instrumento: vernier.deldivisionesdenúmero mínima)(divisiónreglalademínimovalor dLegibilida = mm0,05 20 mm1 dLegibilida == Esto es las marcas que tienen número en el vernier equivalen a 0,10 mm, mientras que las marcas que no tienen número equivalen a 0,05 mm. La primera lectura a tomar está en la escala principal para este caso es 3mm, después se procede a observar detenidamente el lugar donde las marcas del vernier coinciden con alguna de las marcas de la escala principal, la marca que tiene el numero 2 (la cuarta marca) del vernier
  • 40. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 40 coincide con la marca de 10.1 mm de la escala principal, se procede a tomar la lectura: dlegibilidavernierdelmarcasdenúmeroprincipalesclalaenmedidaLecturaLectura ×+= mm3,200,05mm0,20mmmm3ó0,054mm3 =++×+ A continuación se darán otros dos ejemplos en el sistema inglés Figura 1.22 Ejemplo de Medición con el Vernier (Fracciones de Pulgada) "" 16 1 128 1 8 dLegibilida == """ 128 23 128 1 7 8 1 Lectura =×+= Figura 1.23 Ejemplo de Medición con el Vernier (Fracciones decimales de pulgada) 0,001" 25 0,025" dLegibilida == 0,856"0,001"60,050"0,800"Lectura =×++= 4. Antes de tomar mediciones elimine rebabas, polvo y rayones de la pieza
  • 41. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 41 5. Cuando mida, mueva lentamente el cursor mientras presiona con suavidad el muelle. Algunos calibradores tienen un rodillo “moleteado”, para utilizar este tipo de mecanismo se debe presionar suavemente el rodillo de tal manera que este gire y mueva los palapadores. 6. No use fuerza excesiva cuando mida con los calibradores. Una fuerza excesiva podría dañar el calibrador, además de que la lectura de medición será errónea. 7. Medición de exteriores: • Mantenga y mida la pieza de trabajo en una posición tan cercana a la superficie de referencia como sea posible • Asegúrese de que las caras de medición exterior hagan contacto adecuado con la pieza por medir. Figura 1.24 Medición de Exteriores 8. Medición de Interiores, tome la medida cuando las puntas de medición de interiores estén tan adentro de la pieza como sea posible. • Cuando mida un diámetro interior lea la escala mientras el valor indicado esté en su máximo. • Cuando mida el ancho de una ranura, lea la escala mientras el valor indicado esté en su mínimo.
  • 42. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 42 Figura 1.25 Medición de Interiores 9. Medición de profundidad: tome la medida cuando la cara interior del cuerpo principal esté en contacto uniforme con la pieza de trabajo. Figura 1.26 Medición de Profundidad
  • 43. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 43 10.Nunca trate de medir una pieza que este en movimiento. 11.Evite el error de paralaje. Para poder ver la lectura del Vernier o cualquier otro instrumento es válido utilizar una lupa. Figura 1.27 Error de Paralaje 12.Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+). 13.Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 14.Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza mecánica medida con sus cotas correspondientes.
  • 44. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 44 Lista de cotejo de la práctica número: 2 Manejo y medición de piezas mecánicas con el Vernier Fecha: _____________________ _____________________ Nombre del alumno: ________________________________________________ Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo Sí No No aplica 1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) 2. Utilizó el Vernier de modo correcto 3. Las medidas que se tomaron con el Vernier corresponden a la pieza medida. 4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su lugar correspondiente. (+). 5. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su dibujo con las cotas correspondientes.
  • 45. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 45 Observaciones: __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ Docente: ______________ Hora de inicio: ______________ Hora de término: ______________ Evaluación: ______________
  • 46. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 46 PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO Portafolios de evidencias Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 3 Nombre: Manejo y medición de piezas mecánicas con el micrómetro Propósito: Al finalizar la práctica el alumno manejará el Micrómetro en la medición de diversas piezas mecánicas Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Piezas mecánicas • Micrómetro para exteriores
  • 47. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 47 Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) • Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. • No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Seleccione el micrómetro que mejor se ajuste a la aplicación. Figura 1.28 Selección del micrómetro adecuado 3. Antes de medir con el micrómetro y con cualquier otro tipo de instrumento de medición es importante conocer el tipo de dimensión que se va a medir (profundidad, longitud o interior) y conocer las características del instrumento sobre todo las de legibilidad y alcance. Para entender esto se dará el siguiente ejemplo: Calculo de la Legibilidad En la figura 1.29 se encuentran visibles 8 mm de la escala principal y la división 4 del tambor se encuentra frente a la línea de la escala, el limbo tiene 100 divisiones.
  • 48. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 48 Figura 1.29 Ejemplo de Medición con el Micrómetros tambordeldivisionesdeNumero cilíndricaesclalademínimoValor dLegibilida = mm0,01 100 mm1 dLegibilida == mm8,040,01mm4mm8Lectura =×+= 4. Elimine completamente el polvo y aceite de las superficies de medición, determine si existen rayaduras o rebabas sobre las superficies de medición, ya que es frecuente encontrar éstas cerca de los bordes. También limpie los palpadores , use un trapo sin pelusa. 5. Verifique: • Primero, que el tambor gire suavemente • Segundo, que el tambor no se pegue al cilindro cuando gire • Tercero, que el trinquete gire suavemente • Finalmente, que el freno sea efectivo. 6. Hay que recordar que el micrómetro antes de ser usado se debe observar si esta en ceros, si no es así, en el estuche del micrómetro hay una llave que sirve para ajustar el micrómetro. Cierre totalmente el micrómetro con el trinquete hasta que suene la “matraca” procurando que el tornillo junto con el palpador no lleven mucha velocidad (porque la inercia puede hacer que el tornillo haga un mal ajuste). Una vez realizado esto mueva el botón de fricción, para que el tornillo milimétrico no se pueda mover. Ajuste con la llave hasta que el tambor junto con la escala principal marquen ceros. Habiendo hecho esto se libera el botón de fricción. Algunos micrómetros tienen un bloque patrón el cual sirve para comprobar si el micrómetro esta en realidad ajustado.
  • 49. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 49 Figura 1.30 Ajuste en ceros del micrómetro 7. Para medir con el micrómetro basta con mover el mango del limbo, una vez que casi se acerquen los palpadores a la pieza a medir, se empieza a mover el trinquete hasta que se escuche la “matraca”, proceda a ajustar el botón de fricción y tome lectura de la medida. Una vez hecho esto libere el botón de fricción. Figura 1.31 Medición de una pieza mecánica con el micrómetro
  • 50. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 50 8. Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+). 9. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 10.Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza mecánica medida con sus cotas correspondientes.
  • 51. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 51 Lista de cotejo de la práctica número: 3 Manejo y medición de piezas mecánicas con el Micrómetro Fecha: _____________________ _____________________ Nombre del alumno: ________________________________________________ Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo Sí No No aplica 1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) 2. Utilizó el micrómetro de modo correcto 3. Las medidas que se tomaron con el micrómetro corresponden a la pieza medida. 4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su lugar correspondiente. (+). 5. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su dibujo con las cotas correspondientes.
  • 52. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 52 Observaciones: __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ Docente: ______________ Hora de inicio: ______________ Hora de término: ______________ Evaluación: ______________
  • 53. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 53 PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO Portafolios de evidencias Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 4 Nombre: Manejo y medición de ángulos con el goniómetro Propósito: Al finalizar la práctica el alumno manejará el Goniómetro en la medición de ángulos de diversas piezas mecánicas Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Piezas mecánicas • Goniómetro • Mesa de Mármol • Nivel
  • 54. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 54 Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) • Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. • No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Antes de medir con el goniómetro es importante conocer el tipo de ángulo que se va a medir y conocer las características del goniómetro sobre todo las de legibilidad y alcance. Calculo de la Legibilidad Ejemplo: Se tiene el siguiente goniómetro el cual está marcando la escala que se muestra en la figura 1.32. Figura 1.32. Ejemplo de Medición con el Goniómetro coGoniométriVernierdelValor PrincipalEscalaladeMínimoValor dLegibilida = 5' 12 60' 12 1º dLegibilida === 40'12º5'812ºLectura =×+= 3. Seleccionar la pieza mecánica y limpiarla
  • 55. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 55 4. Para medir con el goniómetro es recomendable recargar tanto el goniómetro como la pieza en una superficie como la del la mármol, y proceder a medir. Se puede mover la regla, pero no se debe olvidar de volver a apretar el tornillo que la sujeta. 5. Hay que medir en el Vernier Goniométrico de acuerdo al sentido del ángulo. 6. De acuerdo el tipo de ángulo en el cual se va a medir son distintas las formas de medir el ángulo. Las más recomendables son las que se muestraron en la figura 1.19. 7. Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+). 8. Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 9. Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza mecánica medida con sus cotas correspondientes.
  • 56. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 56
  • 57. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 57 Lista de cotejo de la práctica número: 4 Manejo y medición de ángulos con el goniómetro Fecha: _____________________ _____________________ Nombre del alumno: ________________________________________________ Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo Sí No No aplica 1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) 2. Utilizó el micrómetro de modo correcto 3. Las medidas que se tomaron con el goniómetro corresponden a la pieza medida. 4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su lugar correspondiente. (+). 5. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su dibujo con las cotas correspondientes.
  • 58. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 58 Observaciones: __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ Docente: ______________ Hora de inicio: ______________ Hora de término: ______________ Evaluación: ______________
  • 59. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 59 PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO Portafolios de evidencias Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 1 Práctica número: 5 Nombre: Manejo de los bloques patrón y comparador de carátula Propósito: Al finalizar la práctica el alumno podrá comparar una pieza mecánica y un patrón fijado por los bloques patrón. Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Piezas Mecánicas • Indicador de Carátula • Bloques Patrón • Soporte para Indicador • Bloques en V • Mármol – Banco entre puntos
  • 60. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 60 Procedimiento 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) • Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. • No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Antes de medir con el comparador es importante conocer el tipo de verificación (rugosidad, planicidad, excentricidad, etc.) que se va a medir y conocer las características del comparador de carátula. 3. Coloque el comparador en el soporte. Use un soporte rígido para montar el indicador y ajústelo en tal forma que el centro de gravedad quede en la base: • Coloque el indicador de modo que la distancia entre éste y la columna sea mínima • Use un contrapeso si es necesario para que el centro de gravedad quede en la base. • Cuando monte el indicador sobre un soporte o dispositivo, posesiónelo de modo que el ángulo θ de inclinación sea mínimo. Figura 1.33 Montaje del Indicador de Carátula
  • 61. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 61 4. Use la mejor punta que mejor sirva o se ajuste a su aplicación. Reemplace las puntas de contacto gastadas. Figura 1.34 Utilización de las puntas del comparador 5. Limpie la pieza sometida a verificación. 6. Coloque la pieza de acuerdo a la verificación a efectuar: • Si la verificación se va hacer por comparación, colocar la pieza sobre un mármol o placa rectificada. • Para verificar excentricidad, colocar la pieza entre puntos. 7. Ajuste el comparador mediante bloques patrón, si se va a verificar una magnitud por comparación, usando un plano de referencia, ajuste el cero del cuadrante en coincidencia con la aguja. Trate de utilizar un desplazamiento intermedio del palpador para que la fuerza que ejerce este sobre la pieza siempre sea la misma.
  • 62. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 62 Figura 1.35 Ajuste del palpador mediante bloques patrón 8. Los bloques patrón deben manejarse con cuidado, porque estos sirven de base a toda la fabricación, que como patrones garantizan la calidad de exactitud de la piezas a verificar. Es necesario e indispensable tratarlas adecuadamente para que no pierdan el pulido de sus caras de medida ni su adherencia, y para evitar cualquier desgaste anormal y prematuro. A continuación se indican algunas recomendaciones a seguir para la conservación de los bloques: • Evitar dejar los bloques en atmósfera húmeda, ácida o con polvo abrasivo • No utilizar los bloques con las manos sucias o húmedas • Antes de utilizarlas, limpiarlas cuidadosamente con gamuza sin utilizar disolventes para desengrasarlas, tales como gasolina, etcétera. • Después de limpiarlas debe quedar una ligerísima película lubricante que, como se ha dicho, facilita la adherencia evitando pegarse. • Limpiar cuidadosamente las piezas a verificar que tendrán en contacto con los bloques. • No forzar nunca una combinación de galgas al entrar en los alojamientos a verificar. La cota precisa ha de estimarse por frotamiento suave sin esfuerzo. • Evitar choques, caídas y cualquier otro maltrato. • Las mediciones deben hacerse a una temperatura lo mas próxima posible a la temperatura de referencia 20 ºC y 50 % de humedad relativa. • Después de su uso limpiar cuidadosamente las galgas con una gamuza, de manera que no queden huellas de los dedos.
  • 63. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 63 • Engrasarlas cuidadosa y perfectamente con un lubricante neutro (Existen en el mercado grasas especiales para este tipo de uso) 9. Para hacer el patrón de medida siga los pasos que se mencionaron en el tema 1.5.2. 10.Sustituya el patrón de medida por la pieza a verificar; la indicación de la aguja en el cuadrante será ahora a la correspondiente al desplazamiento del palpador, o se la diferencia entre la medida patrón y la de la pieza. 11.En la verificación de excentricidad coloque el palpador sobre la pieza en el punto de menor dimensión desplazándolo para obtener las diferencias de cota. 12.En trabajos de verificación en los que el comparador se utiliza para medir diferencias de una misma cota o dimensión, se procede como se muestra en la siguiente figura. Figura 1.36 Procedimiento para verificar por comparador de carátula 13.Anotar la desviación mas significativa y marcar donde esta. 14.Limpiar el equipo utilizado y guardarlo en su estuche correctamente. (+).
  • 64. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 64 15.Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 16.Elaborar un reporte de la práctica para la siguiente clase con un dibujo de la pieza mecánica medida con sus cotas correspondientes.
  • 65. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 65 Lista de cotejo de la práctica número: 5 Manejo de los bloques patrón y comparador de carátula Fecha: _____________________ _____________________ Nombre del alumno: ________________________________________________ Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo Sí No No aplica 1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) 2. Utilizó los bloques patrón y el comparador de carátula de un modo correcto 3. Las medidas que se tomaron con el comparador de carátula corresponden a la pieza medida. 4. Limpió y guardó el equipo utilizado en su lugar correspondiente. (+). 5. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 6. Elaboró un reporte de la práctica junto con su dibujo con las cotas correspondientes.
  • 66. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 66 Observaciones: __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ Docente: ______________ Hora de inicio: ______________ Hora de término: ______________ Evaluación: ______________
  • 67. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 67 AUTOEVALUACION DE CONOCIMIENTOS 1. ¿Qué es la metrología? 2. Defina “Error Absoluto”: 3. En un calibrador Tipo M, que tipo de mediciones se pueden hacer 4. En un calibrador en el Sistema Internacional de Unidades, tiene en su nonio 20 divisiones, ¿cual es su legibilidad? 5. Mencione por el tipo de medición, las tres clasificaciones de los micrómetros. 6. En un micrómetro milimétrico se le dan 5 2 1 vueltas al tornillo, ¿qué distancia avanzó el palapador móvil?
  • 68. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 68 7. ¿Cuál es la unidad en el Sistema Internacional para la medición de ángulos? 8. ¿Puede un goniómetro medir segundos? 9. ¿Cuál es el propósito general de un comparador de carátula? 10.¿Cual es la temperatura y humedad relativa de referencia para el uso adecuado de los bloque patrón? 11.Mencione 5 reglas para el uso adecuado de un bloque patrón
  • 69. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 69 CAPÍTULO 2 . MANEJO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN MAPA CURRICULAR DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE 2.1. Manejar los instrumentos de medición dimensional para la medición de piezas en la industria. 30 hrs. 2.2. Manejar los instrumentos de medición eléctrica para la verificación de variables eléctricas en la industria. 30 hrs. 2.3. Manejar instrumentos de medición para la verificación de variables hidráulicas, neumáticas, térmicas y mecánicas en la industria. 10 hrs. Módulo Unidad de Aprendizaje Resultados de Aprendizaje Aplicaciones de la Metrología. 108 Horas 2. Manejo de instrumentos de medición 70 hrs.
  • 70. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 70 2.1 INSTRUMENTOS PARA MEDICIÓN DE PRESIÓN. La medición de presión constituye un requerimiento muy común en la mayor parte de los sistemas de procesos industriales, y existen muchos tipos de sistemas de registro de presión y de medición de presión. Esta cantidad puede expresarse como presión absoluta, presión manométrica o presión diferencial. La presión absoluta de un fluido define la diferencia entre la presión de este mismo y el cero absoluto de presión, en tanto que la presión manométrica representa la diferencia entre la presión de un fluido y la atmosférica. En consecuencia, la presión absoluta y la manométrica se relacionan por medio de la expresión: aatmosféricpresiónamanométricpresiónabsolutapresión += El término presión diferencial se emplea para describir la diferencia entre dos valores de presión, tales como las presiones en dos puntos diferentes dentro del mismo fluido, por ejemplo, a cualquier lado de un medidor de flujo en un sistema de medición de velocidad de flujo de volumen. El intervalo de presiones para el cual se requieren comúnmente las mediciones va de 1.013 a 7000 bar (1 - 6910 atmósferas). 2.1.1 Manómetro Bourdon El tubo de Bourdon es un instrumento de medición industrial muy común que se emplea para medir la presión de fluidos tanto gaseosos como líquidos.. Está compuesto por un tubo flexible de forma especial y sección oval que está fijo en un extremo y que tiene libertad de movimiento en el otro. Cuando se aplica la presión en el extremo fijo y abierto del tubo, la sección transversal oval se vuelve más circular. Cuando la sección transversal del tubo tiende a una forma circular, se provoca la flexión del extremo libre y cerrado del tubo. Este desplazamiento se mide mediante alguna forma de transductor de desplazamiento, que suele ser un potenciómetro o un transformador lineal diferencial variable (TLDV o LVDT, por sus siglas en inglés) o con menor frecuencia a partir de un sensor capacitivo. En su forma más común como un tubo de Bourdon tipo C, la forma del tubo se asemeja a la letra "C" como se indica en la Figura 2.1. Figura 2.1. Tubo de Bourdon.
  • 71. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 71 También existen tubos de Bourdon espiral y helicoidal. Éstos proporcionan una flexión mucho mayor del extremo libre para una presión aplicada determinada y, en consecuencia, logran una sensibilidad y resolución de la medición superiores. Se pueden conseguir tubos tipo C para medir presiones de hasta 6,000 bar, con exactitudes de medición nominales de ± 1% de la deflexión a máxima escala. Se obtiene una exactitud similar con los tipos helicoidal y espiral, no obstante la resolución de la medición es alta, la máxima presión medible corresponde únicamente a 700 bar. Este instrumento cubre intervalos de 0 a 100 000 Ib/plg2 , así como vacíos de 0 a 30 pulgadas de mercurio. Este manómetro (Figura 2.2) fue inventado por Eugéne Bourdon en 1847. Figura 2.2. Manómetro tipo Bourdon. Funcionamiento Antes de llegar al tubo de Bourdon (2), la presión, que puede ser de aire, vapor, agua, aceite o cualquier otro líquido o gas, entra a la conexión (1). El tubo de Bourdon es un tubo ovalado, sellado en uno de sus extremos (3). Cualquier presión superior a la externa o atmosférica provoca que cambie su figura ovalada a una más circular, esto es, sus lados planos se separan, en tanto se expande el material en la circunferencia interior del tubo y se contrae en su circunferencia exterior. Los esfuerzos resultantes en éste tienden a estirar el extremo libre, con lo que la punta se mueve hacia arriba. El efecto contrario ocurre en condiciones de vacío, cuando la presión en el tubo es menor que la externa o atmosférica. El movimiento del tubo en su extremo libre se llama viaje de punta.
  • 72. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 72 Una palanca (4) conecta la punta del tubo de Bourdon al movimiento de una tuerca deslizante. La punta de esta palanca viaja en línea recta, mientras que el movimiento del sector de engrane viaja en un arco alrededor del pivote. La posición de la tuerca deslizante que une la palanca (4) con el movimiento de sector (5) es ajustable y se usa para calibrar la medición (ajuste de multiplicación o alcance). Es necesario aumentar o acortar la distancia de la tuerca deslizante desde el pivote para llegar a la relación exacta requerida y convertir el viaje de la punta en un arco de 270° del puntero. Si se mueve la tuerca deslizante hacia afuera disminuye la rotación del puntero, si se mueve hacia el eje, la rotación aumenta. El sector de engrane que ocasiona el movimiento convierte el viaje de la punta en un movimiento rotacional de la flecha del puntero; un viaje en la punta de 3/16" se multiplica a una longitud de escala de 10" en una carátula de 41/2" de diámetro. Generalmente esto se logra por medio de un mecanismo de engranes. Un resorte fino en espiral sostiene la superficie del fondo del surco del piñón (6) en contacto continuo con la superficie del sector. 2.1.2 Balanza de Pesos Muertos En la Figura 2.3 se muestra una balanza de pesos muertos que se basa en el principio de Pascal; este método es fundamental para producir presiones cuando se quiere probar manómetros. En este aparato un émbolo cuya área se conoce y sobre la cual actúa un peso conocido, produce una presión conocida en el cilindro que puede comunicarse con un manómetro. El émbolo es movido por un maneral para introducir líquido dentro del cilindro vertical, de modo que levante el émbolo y la plataforma que soporta el peso. Para evitar los efectos del rozamiento se hacen las mediciones con la plataforma que soporta el peso, girando lentamente. Figura 2.3. Balanza de pesos muertos.
  • 73. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 73 2.2 INSTRUMENTOS PARA MEDIR TEMPERATURA La medición de temperatura es muy importante en el ser humano y especialmente en las industrias de procesos. Se pueden dividir los principales instrumentos que se utilizan para medir temperatura en cuatro clases de acuerdo con los principios físicos que rigen su operación. Dichos principios son: 1. Expansión térmica. 2. Efecto termoeléctrico. 3. Cambio de resistencia. 4. Emisión de calor radiante. Esta lista excluye algunos otros dispositivos especializados que son mas costosos pero que proporcionan una exactitud de las mediciones particularmente elevada en ciertas aplicaciones. Entre estos dispositivos se incluye el termómetro de cuarzo, el termómetro acústico y los dispositivos de fibra óptica. 2.1.1 Termómetros de Expansión Térmica Esta clase de termómetros aprovechan el hecho de que las dimensiones de todas las sustancias, ya sean sólidas, líquidas o gaseosas, cambian con la temperatura. Los instrumentos que operan con base en este principio físico incluyen el termómetro de líquido en vidrio, el termómetro bimetálico y el termómetro de presión. El termómetro de líquido en vidrio es el instrumento de medición de temperatura más conocido y se emplea en una amplia gama de aplicaciones. El termómetro de vidrio (figura 2.4) consta de un depósito de vidrio que contiene, por ejemplo, mercurio y que al calentarse se expande y sube por el tubo capilar. El fluido que se utiliza suele ser mercurio o alcohol coloreado, y éste se encuentra contenido dentro de un bulbo y un tubo capilar. Cuando la temperatura aumenta, el fluido se expande a lo largo del tubo capilar y el nivel del menisco se lee contra una escala calibrada que se graba sobre el tubo. El proceso de estimar la posición del menisco curvo del fluido respecto de la escala introduce cierto error en el proceso de medición y resulta difícil de lograr una inexactitud de la medición menor a ± 1% de la lectura de máxima escala. Las versiones industriales del termómetro de líquido en vidrio se emplean normalmente para medir temperatura en el intervalo entre -200 y 1,000 °C, aunque existen instrumentos especiales que pueden medir temperaturas hasta de 1,500°C. Los márgenes de trabajo de los fluidos empleados son: Mercurio - 35 a 280 °C Mercurio (tubo capilar lleno de gas) - 35 a 450 °C Pentano - 200 a 20 °C
  • 74. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 74 Alcohol - 110 a 50 °C Tolueno - 70 a 100 °C Figura 2.4. Termómetro de líquido en vidrio. El principio bimetálico se emplea comúnmente en los termostatos. Se basa en el hecho de que si se unen dos tiras de metales diferentes, cualquier cambio de temperatura provocará que la tira se doble, ya que ésta es la única manera en la cual se ajustan las diferentes razones de cambio de longitud de cada metal en la tira unida. El termostato bimetálico se utiliza como un interruptor en aplicaciones de control. Si se mide la magnitud de la flexión, el dispositivo se convierte en un termómetro bimetálico. La tira se arregla con frecuencia en una configuración de espiral o helicoidal, pues esto produce un desplazamiento relativamente grande del extremo libre para cualquier cambio de temperatura. La sensibilidad de la medición aumenta aún si se selecciona con cuidado el par de materiales de manera que el grado de deformación se maximice, empleándose comúnmente “invar.” (una aleación de níquel-acero) y latón. Los termómetros bimetálicos se utilizan para medir temperaturas entre -75 y 1500 °C. La exactitud de los mejores instrumentos puede ser tan baja como ±0.5%, aunque los dispositivos de esta calidad son bastante costosos. Muchas aplicaciones de instrumentos no requieren este grado de exactitud en las mediciones de temperatura y en tales casos se recurre a termómetros bimetálicos mucho más económicos con especificaciones de exactitud bastante inferiores. El elemento de sensado en un termómetro de presión consiste en un bulbo que contiene gas. Si el gas no estuviera confinado, los aumentos de temperatura provocarían el aumento de su volumen. Sin embargo, puesto que está restringido a permanecer en el bulbo y no se puede expandir, en vez de eso su presión aumenta. Por consiguiente, el termómetro de presión no pertenece estrictamente a la clase de instrumentos de expansión térmica, aunque se incluye debido a la relación entre el volumen (V), la presión (P) y la temperatura (T) de acuerdo con ley de los gases de Boyle: PV = KT, donde K es una constante. El cambio en la presión del gas se mide por medio de un transductor de presión adecuado como el tubo de Bourdon. Los
  • 75. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 75 termómetros de presión se utilizan para medir temperaturas en el intervalo -250 y 2000 °C. Su exactitud típica es de ±0.5% de la lectura de máxima escala. 2.3 INSTRUMENTOS PARA MEDIR FLUJO En la industria moderna, es indispensable la medición del flujo de fluidos para el control de los procesos, en la mayor parte de las operaciones realizadas en los procesos industriales y en las efectuadas en laboratorio y en plantas piloto es muy importante la medición de flujo de líquidos o de gases. La mecánica de fluidos es la parte de la mecánica que estudia las leyes del comportamiento de los fluidos y sus propiedades. Los fluidos tanto gaseosos como líquidos no tienen volumen propio, por lo que adoptan la forma del recipiente que los contiene. Por otro lado, los gases son sumamente compresibles, mientras que los líquidos son prácticamente incompresibles (los fluidos se clasifican en fluidos líquidos y fluidos gaseosos) y según el tipo de flujo se pueden clasificar en: 1. Flujo Laminar: en este tipo de fluidos, el fluido se mueve a velocidad baja y en forma ordenada. Figura 2.5 Flujo Laminar 2. Flujo Turbulento: Es el más común en la industria y se caracteriza porque las partículas que están fluyendo difieren en sus trayectorias y estas trayectorias no son paralelas al eje del conducto del flujo. Existen tres tipos de flujo turbulento: o Flujo normalmente turbulento: Es el que se presenta en tuberías largas y que no tienen vueltas, restricciones, ensanchamientos, ni conexiones; este tipo de flujo es el adecuado para la medición de caudal. o Flujo turbulento irregular: Cuando en la tubería se tienen restricciones, ensanchamientos, codos o vueltas, el flujo normalmente turbulento se puede convertir en flujo turbulento irregular. Se le llama también flujo turbulento perturbado y ocasionará problemas para la medición, a menos que se utilice un enderezador de flujo o que se deje suficiente tramo de tubería recta antes del instrumento de medición.
  • 76. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 76 o Flujo turbulento pulsante. Se genera cuando se utilizan dispositivos que producen un flujo en el que no se tiene continuidad, sino que es intermitente; tales dispositivos son bombas de émbolo, recíprocantes, compresores reciporcantes, etc. Este flujo es pulsante y provoca ondas cíclicas con frecuencias altas que los sistemas de medición no pueden compensar debido a la inercia de los sensores del elemento secundario. Se deben reducir las pulsaciones para no perder exactitud, pues de otra manera la presión diferencial promedio no será representativa del promedio del flujo verdadero. Se puede reducir las pulsaciones utilizando enderezadores de flujo, como las que se muestran en la figura 2.6. Figura 2.6 Flujo turbulento y enderezadores de flujo (tipo tubular y radial) 2.3.1 Medidores de Flujo Los medidores flujo determinan la cantidad de flujo que pasa por un ducto a través de un determinado tiempo. Básicamente las determinaciones de flujo se pueden hacer de dos maneras: • Directa: medidores de desplazamiento positivo, medidores magnéticos, tipo turbina, remolino, vórtice, entre otros, en fin todos aquellos instrumentos que miden de manera directa el flujo y no necesita de algún otro parámetro para ser medido. • Indirecta: La determinación indirecta del flujo implica la definición o establecimiento de condiciones conocidas de flujo y la medida de uno o más parámetros, tales como el área del ducto, la presión o su variación, la energía cinética y la elevaciones de la superficie del agua.
  • 77. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 77 Placa de Orificio La placa de orificio es el elemento primario de medición más sencillo que se ha diseñado. Es un disco circular, se fabrica generalmente de acero inoxidable o bronce con un orificio circular de diámetro d que puede ser concéntrico, excéntrico o segmental (Figura 2.7) y se instala entre dos bridas provistas de juntas. Por su sencillez de construcción son muy usadas para medir caudales tanto en líquidos como gases. Resultan aún más económicos de instalación que las toberas o tubos Venturi; pero tienen más pérdidas. Figura 2.7 Diferentes Tipos de Placas de Orificio Concéntrico, Excéntrico y Segmental Una placa de orificio (Figura 2.8) esta instalada entre dos bridas con dos tomas de presión conectadas en la parte anterior y posterior de la placa, las cuales captan la presión diferencial ( por ejemplo: hacia un manómetro U).
  • 78. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 78 Figura 2.8 Esquema de la Placa de Orificio Su funcionamiento está en virtud de la ecuación de continuidad y Bernoulli. Para medir el caudal con la placa de orificio solamente es necesario tomar la diferencia de presiones que existe entre las dos tomas de presión y sustituirlas en la siguiente ecuación: p g caQ Δ= γ 2 Donde: c constanteo coeficiente de descarga a área del orifico g valor de la aceleración de la gravedad (9.81 2 s m ) γ peso específico del fluido (para el agua 3 m N 9810=γ ) pΔ diferencia de presiones (presión toma corriente arriba – presión toma corriente abajo) El valor de c se determina por calibración. Los medidores de orificio de tipo comercial se suministran con una cartilla de calibración. El intervalo del coeficiente c es generalmente de 0.6 a 0.7. Las principales ventajas que tiene la placa de orificio son:
  • 79. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 79 • No tiene partes móviles • Puede ser encontrado en muchos diámetros y radios de apertura • Su uso puede ser para gases y líquidos • El precio no incrementa con el incremento del diámetro • Generalmente es conocida y aceptada en la industria Las principales desventajas que tiene la placa de orificio son: • Las fluctuaciones densidad y presión afectan la exactitud de medición • La exactitud depende en mucho del cuidado del fabricante • La exactitud es afectada por la erosión que este tenga. 2.3.2 Tubo de Pitot El tubo Pitot (Figura 2.9) mide la diferencia entre la presión total y la presión estática, o sea, la presión dinámica, la cual es proporcional al cuadrado de la velocidad. La ecuación correspondiente es: 2 2 112 vpp += ρρ
  • 80. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 80 Figura 2.9. Tubo de Pitot. En la que: p2 Presión de impacto o total en el punto donde la velocidad del fluido es 0. p1 Presión estática en el fluido. ρ Densidad del fluido. v1 Velocidad del fluido en el eje del impacto. De aquí se deduce: ( ) ρ 12 1 2 pp v − = O bien introduciendo un coeficiente de calibración del tubo Pitot ( ) ρ 12 1 2 pp Cv − = Donde C es aproximadamente igual a 1 El tubo Pitot es sensible a las variaciones en la distribución de velocidades en la sección de la tubería, de aquí que en su empleo es esencial que el flujo encuentre en un tramo recto de tubería (flujo desarrollado). La máxima exactitud en la medida se consigue efectuando varias medidas en puntos determinados y promediando las raíces cuadradas de las presiones dinámicas medidas. Su precisión es baja, del orden de 1.5 a 4%, y se emplea normalmente de fluidos limpios con una baja pérdida de presión.
  • 81. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 81 PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO Portafolios de evidencias Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 1 Nombre: Calibración de manómetros tipo Bourdón. Propósito: Al finalizar la práctica el alumno calibrará un manómetro tipo Bourdón empleando una balanza de pesos muertos. Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Balanza de pesos muertos. • Manómetro Bourdón.
  • 82. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 82 Procedimiento
  • 83. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 83 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) • Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. • No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Abrir la válvula de alimentación colocada sobre el recipiente de aceite. 3. Conectar el motor de circulación de aceite y ponerlo en funcionamiento. 4. Extraer el pistón de empuje con la manivela. 5. Cerrar la válvula de alimentación. 6. Retirar el tapón. 7. Empujar lentamente el pistón con la manivela hasta que sea expulsado el aire, y coloque el manómetro con su adaptador. 8. Colocar la pesa correspondiente a la presión que se desea medir. 9. Empujar el pistón con la manivela hasta que la pesa se mantenga flotando en el aceite. El manómetro debe indicar la presión grabada en la pesa más la del pistón. 10.Repetir los puntos 7 y 8 para cada valor que se desee conocer. 11.Al terminar de efectuar las lecturas, extraiga el pistón con la manivela, libere la presión excedente abriendo la válvula de venteo, pare el motor y quite el manómetro. 12.Con la válvula de alimentación abierta, ponga otra vez el tapón y empuje hasta el fondo el pistón con la manivela, permitiendo que el aceite pase al depósito de reserva. No cierre la válvula. 13.Apagar el motor. (+). 14.Limpiar el equipo utilizado. (+). 15.Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 16.Elaborar un reporte de la práctica. Lista de cotejo de la práctica número: 1
  • 84. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 84 Calibración de manómetros tipo Bourdón Fecha: _____________________ _____________________ Nombre del alumno: ________________________________________________ Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo Sí No No aplica 1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) 2. Abrió la válvula de alimentación colocada sobre el recipiente de aceite. 3. Conectó el motor de circulación de aceite y ponerlo en funcionamiento. 4. Extrajo el pistón de empuje con la manivela. 5. Cerró la válvula de alimentación. 6. Retiró el tapón. 7. Empujó lentamente el pistón con la manivela hasta que sea expulsado el aire, y coloque el manómetro con su adaptador. 8. Colocó la pesa correspondiente a la presión que se desea medir. 9. Empujó el pistón con la manivela hasta que la pesa se mantenga flotando en el aceite. El manómetro debe indicar la presión grabada en la pesa más la del pistón. 10. Repetió los puntos 7 y 8 para cada valor que se desee conocer. Desarrollo Sí No No
  • 85. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 85 aplica 11. Extrajo el pistón con la manivela, liberando la presión excedente abriendo la válvula de venteo, pare el motor y quite el manómetro. 12. Con la válvula de alimentación abierta, puso otra vez el tapón y empujó hasta el fondo el pistón con la manivela, permitiendo que el aceite pase al depósito de reserva. No cerró la válvula. 13. Apagó el motor. (+). 14. Limpió el equipo utilizado. (+). 15. Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 16. Elaboró un reporte de la práctica. Observaciones: __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ Docente: ______________ Hora de inicio: ______________ Hora de término: ______________ Evaluación: ______________ PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
  • 86. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 86 Portafolios de evidencias Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 2 Nombre: Medición de temperatura empleando termómetros de líquido en vidrio. Propósito: Al finalizar la práctica, el alumno comparará la medición de temperatura empleando termómetros de líquido en vidrio en condiciones de inmersión total, parcial y completa. Escenario: Laboratorio Duración: 2 horas Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Pozo de temperatura estable. • Termómetros de líquido en vidrio con diferentes condiciones de inmersión. Procedimiento
  • 87. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 87 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica: (+) • Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. • No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Mantener el pozo de temperatura estable, con agua a temperatura ambiente. 3. Tomar correctamente el termómetro de líquido en vidrio de inmersión total e introducirlo en el pozo. 4. Dejar el tiempo correspondiente y anotar la lectura de temperatura. 5. Retirar el termómetro. 6. Repetir los puntos 2, 3 y 4 para los termómetros de inmersión parcial y completa. 7. Comparar las tres mediciones de temperatura. 8. Levantar el equipo. 9. Limpiar el equipo utilizado. (+). 10. Limpiar el área de trabajo al término de la práctica. (+). 11. Elaborar un reporte de la práctica. Lista de cotejo de la práctica número: 2
  • 88. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 88 Medición de temperatura empleando termómetros de líquido en vidrio Fecha: _____________________ _____________________ Nombre del alumno: ________________________________________________ Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo Sí No No aplica 1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) 2. Mantuvo el pozo de temperatura estable, con agua a temperatura ambiente. 3. Tomó correctamente el termómetro de líquido en vidrio de inmersión total y lo introdujo en el pozo. 4. Dejó el tiempo correspondiente y anotó la lectura de temperatura. 5. Retiró el termómetro. 6. Repitió los puntos 2, 3 y 4 para los termómetros de inmersión parcial y completa. 7. Comparó las tres mediciones de temperatura. 8. Levantó el equipo. 9. Limpió el equipo utilizado. (+). 10. Limpió el área de trabajo al término de la práctica. (+). 11. Elaboró un reporte de la práctica. Observaciones:
  • 89. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 89 __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ Docente: ______________ Hora de inicio: ______________ Hora de término: ______________ Evaluación: ______________ PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
  • 90. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 90 Portafolios de evidencias Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 3 Nombre: Medición de velocidad de flujo de aire. Propósito: Al finalizar la práctica, el alumno medirá la velocidad de flujo de aire empleando un instrumento de diferencia de presiones, como es el tubo pitot. Escenario: Laboratorio Duración: 2 horas Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Líquido manométrico. • Mangueras. • Ventilador con ducto. • Tubo Pitot. • Manómetros en U. Procedimiento
  • 91. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 91 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica: (+) • Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. • No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Arrancar el ventilador y mantener un flujo constante. 3. Introducir el tubo de Pitot en el ducto del ventilador. 4. Conectar la toma de presión estática del tubo Pitot a un manómetro en U. 5. Conectar la toma de presión total del tubo Pitot a un manómetro en U. 6. Anotar los valores de presión atmosférica, temperatura ambiente y humedad relativa. 7. Anotar los valores de presión de cada manómetro. 8. Apagar el ventilador y desconectar los manómetros. 9. Obtener la presión dinámica, de la presión total y estática. 10.Calcular la densidad del aire manejado por el ventilador. 11.Calcular la velocidad puntual del flujo de aire. 12.Limpiar el equipo utilizado. (+). 13.Limpiar el área de trabajo al término de la práctica. (+). 14.Elaborar un reporte de la práctica. Lista de cotejo de la práctica número: 3
  • 92. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 92 Medición de velocidad de flujo de aire Fecha: _____________________ _____________________ Nombre del alumno: ________________________________________________ Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo Sí No No aplica 1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) 2. Arrancó el ventilador y mantener un flujo constante. 3. Introdujo el tubo de Pitot en el ducto del ventilador. 4. Conectó la toma de presión estática del tubo Pitot a un manómetro en U. 5. Conectó la toma de presión total del tubo Pitot a un manómetro en U. 6. Anotó los valores de presión atmosférica, temperatura ambiente y humedad relativa. 7. Anotó los valores de presión de cada manómetro. 8. Apagó el ventilador y desconectar los manómetros. 9. Obtuvo la presión dinámica, de la presión total y estática. 10.Calculó la densidad del aire. 11.Calculó la velocidad puntual del flujo de aire. 12.Limpió el equipo utilizado. (+). 13.Limpió el área de trabajo. (+). 14.Elaboró un reporte de la práctica. Observaciones:
  • 93. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 93 __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ Docente: ______________ Hora de inicio: ______________ Hora de término: ______________ Evaluación: ______________ PRÁCTICAS DE EJERCICIO Y LISTAS DE COTEJO
  • 94. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 94 Portafolios de evidencias Desarrollo de la Práctica Unidad de aprendizaje: 2 Práctica número: 4 Nombre: Medición de Flujo de Agua. Propósito: Al finalizar la práctica el alumno deducirá el caudal que pasa por una tubería, por medio de una placa de orificio. Escenario: Laboratorio. Duración: 2 horas Materiales Maquinaria y Equipo Herramienta • Mercurio • Placa de Orificio • Manómetro diferencial tipo U Procedimiento
  • 95. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 95 1. Aplicar las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) • Como es el uso de bata, lentes de protección, zapatos de uso industrial. • No portar accesorios metálicos, ni cabello largo. 2. Cerrar totalmente la válvula de cierre 3. Abrir y cerrar totalmente la válvula contando las vueltas. 4. Encender el motor de la bomba 5. Esperar por lo menos 1 minuto para que el flujo se estabilice 6. Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U. 7. Cerrar la válvula un 15 %, de acuerdo al número vueltas que antes se contaron. 8. Esperar por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo 9. Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U 10.Cerrar la válvula otro 15 %, para un total de 30% 11.Esperar por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo 12.Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U 13.Cerrar la válvula otro 15 %, para un total de 45% 14.Esperar por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo 15.Tomar medidas de la diferencia de presiones en el manómetro tipo U 16.Abrir totalmente la válvula y esperar un minuto. 17.Apagar el motor. 18.Llenar la siguiente tabla de datos. Tabla 2.1 Datos de Presión con la Placa de Orificio Posición de la Válvula Diferencia de Presiones Flujo Totalmente Abierta 15% 30% 45% 19.Limpiar el equipo utilizado. (+). 20.Limpiar el área de trabajo al finalizar la práctica. (+). 21.Elaborar un reporte de la práctica.
  • 96. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 96 Lista de cotejo de la práctica número: 4 Medición de caudal volumétrico Fecha: _____________________ _____________________ Nombre del alumno: ________________________________________________ Instrucciones: Se muestran los criterios que serán verificados en el desempeño del alumno mediante el desempeño del mismo. De la lista siguiente marque con una paloma las observaciones que hayan sidos cumplidas por el alumno durante su desempeño. Desarrollo Sí No No aplica 1. Aplicó las medidas de seguridad e higiene durante el desarrollo de la práctica. (+) 2. Cerro totalmente la válvula de cierre 3. Abrió totalmente la válvula de cierre y contó las vueltas de la válvula de cierre 4. Espero por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo. 5. Tomo las medidas de la diferencia de presiones en le tubo U 6. Cerro un 15% la válvula 7. Espero por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo. 8. Tomo las medidas de la diferencia de presiones en el tubo U. 9. Cerro otro 15% la válvula 10.Espero por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo. 11.Tomo las medidas de la diferencia de presión en el tubo U. 12.Cerro otro 15% la válvula 13.Espero por lo menos 1 minuto para que se estabilice el flujo. 14.Tomo las medidas de la diferencia de presión
  • 97. Electromecánica Aplicaciones de la Metrología Mantenimiento e Instalación 97 en el tubo U. 15.Abrió totalmente la válvula y espero 1 minuto 16.Apago el motor 17.Llenó la tabla 2.1 18.Limpió el equipo utilizado 19.Limpió el área de trabajo al finalizar la práctica 20.Elaboró un reporte de la práctica Observaciones: __________________________________________________ __________________________________________________ __________________________________________________ Docente: ______________ Hora de inicio: ______________ Hora de término: ______________ Evaluación: ______________ AUTOEVALUACIÓN DE CONOCIMIENTOS