Algunos parámetros de metrología

1. LABORATORIO DE
ENSAYOS INDUSTRIALES
METROLOGIA

2. Generalidades
El Laboratorio de Ensayos de Materiales
está presente en el principio y fin de los
proyectos.
Determina las propiedades mecánicas de
los materiales mediante el empleo de
equipos de gran sensibilidad y precisión,
considerando las muchas causas que
pueden modificarlas, para que el
proyectista fije las tensiones de trabajo o
admisibles o bien el alcance de la
deformación máxima aceptable del
mecanismo o estructura.

3. Generalidades
Una vez realizada la máquina o
estructura, son los equipos del
laboratorio los que permiten
verificarlas en su seguridad o
condiciones de uso.
Dado que los proyectos no siempre
parten de exactas teorías de cálculo
cuando el material va a ser sometido
a condiciones criticas de trabajo.

4. Generalidades
Analiza materiales de la planta de
producción para determinar si sus
propiedades resultan las previstas y
en ensayos denominados no
destructivos determina las
propiedades mecánicas de los
materiales, su calidad, terminación o
propiedades especificas.

5. Generalidades
En la terminología corriente resulta
común denominar ensayos no
destructivos a los que determinan
fallas en los metales y soldaduras y
que, si bien son realizados
generalmente en el Laboratorio de
Ensayos de Materiales, corresponden
al “Laboratorio de Control de
Calidad”.

6. Generalidades
Íntimamente ligado a la Metalurgia, en
muchos casos se incluye en el Laboratorio
de Ensayos de Materiales el estudio
cristalográfico de los metales (Laboratorio
de Metalografía), para determinar
calidades y todos los efectos capaces de
alterar sus estructuras, de las que en
principio dependen sus propiedades
mecánicas

7. Generalidades
Resumiendo, podemos decir, en forma
general. que el Laboratorio de Ensayos de
Materiales está presente en el proyecto,
en el control de tensiones en máquinas y
estructuras, en la detección de fallas, en
el estudio de las estructuras
cristalográficas de los metales y en la
determinación de las causas que provocan
la rotura de los materiales en servicio.

8. Instrumento de medición
 Las reglas son los instrumentos de medición
más populares.
 En física, química e ingeniería, un
instrumento de medición es un aparato
que se usa para comparar magnitudes físicas
mediante un proceso de medición.
 Como unidades de medida se utilizan objetos
y sucesos previamente establecidos como
estándares o patrones y de la medición
resulta un número que es la relación entre el
objeto de estudio y la unidad de referencia.
Los instrumentos de medición son el medio
por el que se hace esta conversión.

9. Instrumento de medición
 Dos características importantes de
un instrumento de medida son la
precisión y la sensibilidad.
 Los físicos utilizan una gran variedad
de instrumentos para llevar a cabo
sus mediciones. Desde objetos
sencillos como reglas y cronómetros
hasta microscopios electrónicos y
aceleradores de partículas.

10. Unidad de medida
 Una unidad de medida es una cantidad
estandarizada de una determinada
magnitud física. En general, una unidad de
medida toma su valor a partir de un
patrón o de una composición de otras
unidades definidas previamente. Las
primeras se conocen como unidades
básicas o de base (o, no muy
correctamente, fundamentales), mientras
que las segundas se llaman unidades
derivadas.

11. Unidad de medida
 Un conjunto consistente de unidades de
medida en el que ninguna magnitud tenga
más de una unidad asociada es
denominado sistema de unidades.
 Todas las unidades denotan cantidades
escalares. En el caso de las magnitudes
vectoriales, se interpreta que cada uno de
los componentes está expresado en la
unidad indicada.

12. Sistema Internacional de
Unidades.
 El Sistema
Internacional de
Unidades es la forma
actual del sistema
métrico decimal y
establece las unidades
que deben ser
utilizadas
internacionalmente.
Fue creado por el
Comité Internacional de
Pesos y Medidas con
sede en Francia. En él
se establecen 7
magnitudes
fundamentales, con los
patrones para medirlas:
• Longitud
• Masa
• Tiempo
• Intensidad eléctrica
• Temperatura
• Intensidad luminosa
• Cantidad de sustancia
También establece muchas
magnitudes derivadas, que no
necesitan de un patrón, por estar
compuestas de magnitudes
fundamentales.
Véase también: Sistema
Internacional de Unidades,
Unidades básicas del SI y
Unidades derivadas del SI

13. Patrón de medida.
 Un patrón de medidas es el hecho aislado
y conocido que sirve como fundamento
para crear una unidad de medida.
 Muchas unidades tienen patrones, pero en
el sistema métrico sólo las unidades
básicas tienen patrones de medidas.
 Los patrones nunca varían su valor.
Aunque han ido evolucionando, porque los
anteriores establecidos eran variables y,
se establecieron otros diferentes
considerados invariables.

14. Patrón de medida.
 Ejemplo de un patrón de medida sería: "Patrón
del segundo: Es la duración de 9 192 631 770
períodos de radiación correspondiente a la
transición entre 2 niveles hiperfinos del estado
fundamental del átomo de Cesio 133". Como se
puede leer en el artículo sobre el segundo.
 De todos los patrones del sistema métrico, sólo
existe la muestra material de uno, es el
kilogramo, conservado en la Oficina Internacional
de Pesos y Medidas. De ese patrón se han hecho
varias copias para varios países.

15. Patrón de medida.
 Un ejemplo de patrones de medida
son:
1. Segundo
2. Metro
3. Amperio
4. Mol
5. Kilogramo
6. Kelvin
7. Candela
(para medir tiempo)
(para medir longitud)
(para medir corriente o intensidad de corriente)
(para medir cantidad de sustancia)
(para medir cantidad de masa)
(para medir la temperatura)
(para medir la cantidad luminosa)

16. Tipos de unidades de medidas.
• Unidades de capacidad
• Unidades de densidad
• Unidades de energía
• Unidades de fuerza
• Unidades de longitud
• Unidades de masa
• Unidades de peso específico
• Unidades de potencia • Unidades de presión
• Unidades de superficie
• Unidades de temperatura
• Unidades de tiempo
• Unidades de velocidad
• Unidades de viscosidad
• Unidades de volumen
• Unidades eléctricas

17. Metrología
 La metrología (del griego μετρoν, medida
y λoγoς, tratado) es la ciencia de la
medida. Tiene por objetivo el estudio de
los sistemas de medida en cualquier
campo de la ciencia. También tiene como
objetivo indirecto que se cumpla con la
calidad.
 La Metrología tiene dos características
muy importantes el resultado de la
medición y la incertidumbre de medida.

18. El calibre
 Instrumentos de medición e inspección.
 En la siguiente lista se muestran algunos
instrumentos de medición e inspección:
 Calibre pie de rey.

19. Metrología
 Pie de rey o calibre vernier universal: Se usa para
medir con precisión elementos pequeños
(tornillos, orificios, pequeños objetos, etc.). La
precisión de esta herramienta llega a la décima, a
la media décima de milímetro e incluso llega a
apreciar centésimas de dos en dos (cuando el
nonio está dividido en cincuenta partes iguales).
 Para medir exteriores se utilizan las dos patas
largas, para medir interiores (p.e. diámetros de
orificios) las dos patas pequeñas, y para medir
profundidades un vástago que va saliendo por la
parte trasera, llamado sonda de profundidad.
Para efectuar una medición, ajustaremos el
calibre al objeto a medir y lo fijaremos. La pata
móvil tiene una escala graduada (10, 20 o 50
divisiones, dependiendo de la precisión).

20. El micrómetro
 Micrómetro, tornillo micrométrico o Palmer: es
un instrumento que sirve para medir con alta
precisión (del orden de una micra, equivalente
a 10−6 metros) las dimensiones de un objeto.
Para ello cuenta con 2 puntas que se
aproximan entre sí mediante un tornillo de
rosca fina, el cual tiene grabado es su contorno
una escala. La escala puede incluir un nonio.
Frecuentemente el micrómetro también incluye
una manera de limitar la torsión máxima del
tornillo, dado que la rosca muy fina hace difícil
notar fuerzas capaces de causar deterioro de la
precisión del instrumento.

21.  El Micrómetro se clasifica de la siguiente
manera:
• Micrómetro de exteriores: son instrumentos de
medida capaces de medir el exterior de piezas
en centésimas. Poseen contactos de metal duro
rectificados y lapeados. Ejercen sobre la pieza
a medir una presión media entre 5 y 10 N,
poseen un freno para no dañar la pieza y el
medidor si apretamos demasiado al medir.
• Micrómetro digital: son exactamente iguales a
los anteriores, pero tienen la particularidad de
realizar mediciones de hasta 1 milésima de
precisión y son digitales, a diferencia de los
anteriores que son analógicos.
El micrómetro

22. El micrómetro
• Micrómetro exterior con contacto de platillos: de igual
aspecto que los anteriores, pero posee unos platillos en
sus contactos para mejor agarre y para la medición de
dientes de coronas u hojas de sierra circulares.
• Micrómetro de exteriores de arco profundo: tiene la
particularidad de que tiene su arco de mayor longitud
que los anteriores, para poder realizar mediciones en
placas o sitios de difícil acceso.
• Micrómetro de profundidades: se parece mucho al
calibre de profundidades, pero tiene la capacidad de
realizar mediciones en centésimas de milímetro.
• Micrómetro de interiores: mide interiores basándose en
tres puntos de apoyo. En el estuche se contienen galgas
para comprobar la exactitud de las mediciones.

23. El reloj comparador
 Reloj comparador: es un instrumento que permite realizar
comparaciones de medición entre dos objetos. También
tiene aplicaciones de alineación de objetos en maquinarias.
Necesita de un soporte con pie magnético.
 Visualizadores con entrada Digimatic: es un instrumento
que tiene la capacidad de mostrar digitalmente la medición
de un instrumento analógico.
 Verificador de interiores: instrumento que sirve para tomar
medidas de agujeros y compararlas de una pieza a otra.
Posee un reloj comparador para mayor precisión y piezas
intercambiables.

24. El gramil
 Gramil o calibre de altitud:
 Es un instrumento capaz
de realizar mediciones en
altura verticalmente, y
realizar señalizaciones y
paralelas en piezas.

25. Calibre Pasa – No pasa
 Calibre pasa-no pasa
• Calibre tampón cilíndrico:
son elementos que sirven
para comprobar el diámetro
de agujeros y comprobar
que se adaptan a lo que
necesitamos, para respetar
las tolerancias de equipo,
se someten a la condición
de pasa-no pasa y tienen el
uso contrario al calibre de
herradura.
• Calibre de herradura: sirve
para medir el diámetro
exterior de piezas con la
condición de pasa-no pasa.

26. Otros instrumentos
 Microscopio: instrumento de visualización que
nos permite ver aspectos o características de
objetos con una visión microscópica, y con los
dos ojos simultáneamente.
 Proyector de perfiles: instrumento que permite
ampliar con un factor conocido, una pieza y
poder observar su estructura más pequeña
mediante la reflexión de su sombra.
 Rugosímetro: es un instrumento que mediante
ondas es capaz de medir la rugosidad de la
superficie de un objeto, sin necesidad de
ampliación visual de la superficie del objeto.

27. El durómetro
 Durómetro:
• Instrumento mecánico o
electrónico que permite
medir y hacer pruebas
de la dureza de distintos
materiales, ya sean
metálicos, cerámicos,
plásticos o de piedra.

28. CONTROL DIMENSIONAL
 La fabricación de piezas es tan
antigua como el hombre y a lo
largo de su historia ha ido
evolucionando, haciéndose cada
vez más exigente el grado de
exactitud dimensional requerida
de las partes fabricadas.
 Hoy en día existen dos formas de
fabricar dichas partes:

29. CONTROL DIMENSIONAL
 Fabricación Artesana
• Cada mecanismo o montaje se fabrica
individualmente.
• Las piezas se fabrican para una unidad
específica de montaje.
• No importa la repetitividad.
• Se hace encajar y funcionar correctamente al
conjunto recortando o añadiendo las piezas
necesarias.
• No importa que las piezas resultantes no se
ajusten a los planos.

30. CONTROL DIMENSIONAL
 Fabricación en Serie
• Cada pieza de un conjunto se fabrica
con independencia de las restantes.
• Las piezas fabricadas independientes
entre ellas deben acoplar perfectamente
(deben ser precisas e intercambiables)
• El conjunto debe poder ser montado con
cualquier grupo de piezas de la serie.
• También se beneficia la reposición de
piezas gastadas.

31. Tolerancia y mediciones.
 Tolerancia y mediciones.
 Principios de base, Definiciones y
Sistemas ISO de tolerancias.
 Incertidumbre, Tolerancia y Precisión.
 Frecuentemente aparecen estos tres
términos relacionados y a veces no resulta
fácil diferenciarlos, en muchas ocasiones
se utilizan indistintamente de forma
incorrecta.

32. Tolerancia y mediciones.
Sin embargo, siguiendo los principios y
definiciones de la Metrología estos tres
conceptos se diferencian claramente. En
este artículo corto se definirán cada uno
de ellos, se analizaran sus orígenes y se
comentaran cuales son sus principales
diferencias. Para ello se ha consultado el
texto “Fundamentos de Metrología”, de
Ángel Mª Sánchez Pérez, Mayo de 1999.
Monografías del Departamento de Física
Aplicada, Escuela Técnica Superior de
Ingenieros Industriales, Universidad
Politécnica de Madrid.

33. Sobre el origen de la
incertidumbre de medidas
El término incertidumbre siempre aparece asociado
a la medida de magnitudes. Medir una cantidad
de magnitud es compararla con otra de su misma
clase que se adopta como unidad, siempre se
mide comparando la magnitud a medir,
mensurando, con otra cantidad de referencia de
la misma clase, ya sea haciendo intervenir
directamente patrones en el proceso y
empleando un instrumento comparador (método
de medida diferencial o por comparación), o
aplicando exclusivamente un instrumento de
medida sobre el mensurando ( método de medida
directa).

34. Incertidumbre de las medidas
 Cuando se realiza la medición siempre están
presentes el mensurando (lo que se quiere
medir), el instrumento de medida (lo que mide),
el operador (el que mide) y el resto del universo,
que de alguna forma física está influyendo en la
medida realizada. No podemos considerar que
cuando se realiza una medida, el sistema
formado por el mensurando-instrumento de
medida-operador, está aislado de su entorno,
sino que el entorno actúa a través de las
magnitudes de influencia, de manera que
aquellas medidas que ignoran las influencias
significativas carecen de sentido metrológico.

35. Incertidumbre de las medidas
Se considerarán aquellas magnitudes
de influencia como significativas
cuando se encuentren en el orden de
magnitud de la precisión con la que
se mide el mensurando.

36. Incertidumbre de las medidas
Para que el resultado de una medición
sea representativo, es necesario
establecer unas condiciones de
referencia que especifiquen los
valores de las magnitudes de
influencia, determinen que se trabaja
con instrumentos adecuados, que el
mensurando está suficientemente
bien definido y que se utiliza un
modo operativo apropiado.

37. Incertidumbre de las medidas
Se dice que las magnitudes de
influencia se encuentran bajo control
cuando se emplean los medios
necesarios para que sus valores se
sitúen en un cierto intervalo
alrededor del valor de referencia.

38. Incertidumbre de las medidas
A pesar de que las magnitudes de influencia
se encuentren bajo control, es inevitable
la variabilidad de las mismas que se
traducen en una cierta dispersión de las
medidas cuando se reiteran sucesivas
mediciones del mensurando, siempre que
la división de escala del instrumento sea lo
suficientemente pequeña, que el
instrumento posea la sensibilidad
adecuada.

39. Incertidumbre de las medidas
La medida de cualquier magnitud
posee naturaleza aleatoria al existir
siempre una variabilidad inevitable
que confiere dicho carácter a las
indicaciones del instrumento cuando
se realizan sucesivas mediciones del
mensurando, siempre en las mismas
condiciones de referencia.

40. Incertidumbre de las medidas
El orden de significación de la
variabilidad, para un determinado
nivel de control de las magnitudes de
influencia, depende esencialmente
del grado de definición del
mensurando y de la sensibilidad del
instrumento de medida empleado.

41. Incertidumbre de las medidas
Puesto que el resultado de medir un
mensurando es una variable
aleatoria, el mensurando debe
caracterizarse en la forma habitual
empleada con las variables
aleatorias, utilizando un parámetro
de centrado y otro de dispersión. Ese
parámetro de dispersión como
veremos más adelante será la
precisión.

42. Incertidumbre de las medidas
De todos los razonamientos anteriores se
observa que no es posible obtener valores
exactos como resultado de las medidas.
La única forma de conseguirlo sería la de
introducir exactamente todas las
correcciones necesarias en el tiempo y en
el espacio, lo cual no es posible debido a
la imperfección de los medios y del
conocimiento, y por otro lado los medios
necesarios para obtener una medida
exacta no se justificarían desde el punto
de vista práctico de la metrología
industrial.

43. Incertidumbre de las medidas
De ahí que se origine un bucle al admitir
que toda medida debe ser corregida (al
menos con la corrección de calibración del
instrumento de medida), lo que obliga a
medir nuevas magnitudes que, a su vez,
habrán de ser corregidas hasta alcanzar
los niveles metrológicos más elevados, no
puede agotarse en la práctica y debe
cortarse en algún punto, lo que supone
dejar sin corregir algo que debiera
haberse corregido, es decir, una
corrección residual.