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Metrología Dimensional Metrología Parte IMetrología Parte I Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Metrología Metrología es la ciencia que trata de las medidas, de los sistemas de unidades adoptados y los instrumentos utilizados para realizarlas e interpretarlas. Abarca varios campos, tales como metrología térmica, eléctrica, acústica, p , g , , , dimensional, etcétera. Medición Medida es la evaluación de una magnitud hecha según su relación con otra magnitud de la misma especie adoptada como unidad. Tomar la medida de una magnitud es compararla con la unidad de su misma especie para determinar cuántas veces ésta se halla contenida en aquélla. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Magnitud La Magnitud es la propiedad de un objeto o de un fenómeno físico o químico susceptible de tomar diferentes valores numéricosquímico susceptible de tomar diferentes valores numéricos. Las magnitudes pueden ser extensivas o intensivas. El valor de cualquier magnitud extensiva se obtiene sumando los valores d l i t d l t d l i tde la misma en todas las partes del sistema. Por ejemplo, si un sistema se subdivide en partes pequeñas, el volumen total o la masa total se obtienen sumando los volúmenes o las masas de cada parte. El valor obtenido es independiente de la manera en que se subdivide el sistema. Las magnitudes intensivas no se obtienen mediante tal proceso de suma,Las magnitudes intensivas no se obtienen mediante tal proceso de suma, sino que se miden y tienen un valor constante en cualquier parte de un sistema en equilibrio. La presión y la temperatura son ejemplos de magnitudes intensivas.p y p j p g Así mismo el resultado de una medición será una magnitud intensiva. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional M t l í Di i lMetrología Dimensional La metrología dimensional se encarga de estudiar las técnicas de medición que determinan correctamente las magnitudes lineales yq g y angulares (longitudes y ángulos). La inspección de una pieza cae dentro del campo de la metrología dimensional; su objetivo es determinar si cualquier pieza fabricadadimensional; su objetivo es determinar si cualquier pieza fabricada partiendo de las especificaciones de un diseño conforma con las especificaciones del mismo. L t l í di i l li l di ió d l it dLa metrología dimensional se aplica en la medición de longitudes (exteriores, interiores, profundidades, alturas) y ángulos, así como de la evaluación del acabado superficial o rugosidad superficial. La medición se puede dividir en: Directa; cuando el valor de la medida se obtiene directamente de los trazos o divisiones de los instrumentos. Indirecta; cuando para obtener el valor de la medida necesitamos compararla con alguna referencia. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Cl ifi ió d i t t d di ióClasificación de instrumentos de medición Metro Regla graduada Todo tipo de calibradores y Con trazos o divisiones Todo tipo de calibradores y m edidores de altura con escala Vernier Todo tipo de micróm etros Cabezas microm étricas divisiones Medida directa Con tornillo microm etrico Cabezas microm étricas Bloques patrón Calibradores de espesores (laminas) Calibradores lím ite (pasa-no pasa) Com paradores m ecánicos Comparadores microm etrico Con dim ensión fija Li Com paradores m ecánicos Comparadores ópticos Comparadores neum áticos Com paradores electrom ecánicos Máquina de m edición de redonez Medidores de espesor de recubrimiento Com parativa Linear Esferas o cilindros Máquinas de m edición por coordenadas Trigonom etría Medida indirecta Niveles Reglas ópticas Rugosím etros Relativa Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Cl ifi ió d i t t d di ióClasificación de instrumentos de medición Transportador simple Goniómetro Escuadra de combinación Con trazos o divisiones Medida directa Escuadras Patrones angulares C lib d ó i Medida directa Con dimensión fija Angular . Calibradores cónicos Falsas escuadras g Falsas escuadras Regla de senos Mesa de senos Máquinas de medición por Trigonométrica Medida indirecta coordenadas Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Si t d M it dSistema de Magnitudes Una magnitud física adquiere sentido cuando se la compara con otra que se toma como elemento de referencia. En realidad se manejan cantidades, o estados particulares de una magnitud, que se comparan con la cantidad tomada como unidad. Así, una magnitud es un conjunto de cantidades en el que hay una cierta ordenación, está definido un criterio de igualdad y puede verificarse la operación suma. La medida de una magnitud puede realizarse directamente, como cuando se mide una masa comparándola con una unidad, o indirectamente, como cuando se mide la velocidad media de un automóvil midiendo el espacio recorrido y el tiempo. U d fi id l id d d did i t it d ti dUna vez definida la unidad de medida para ciertas magnitudes, a partir de estas unidades se pueden definir las correspondientes a otras magnitudes. Las primeras se conocen como magnitudes fundamentales y las segundas como magnitudes derivadas Sin embargo el carácter fundamental ocomo magnitudes derivadas. Sin embargo, el carácter fundamental o derivado de una magnitud no es intrínseco a la misma. Un sistema de unidades establece y define con precisión cuáles son las unidades fundamentales Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba unidades fundamentales. Metrología Dimensional Si t d U id d l SISistema de Unidades - el SI Un sistema de unidades de medida es un conjunto de unidades confiables, uniformes y adecuadamente definidas que sirven para satisfacer las y q p necesidades de medición. En Francia, a fines del siglo XVlll, se estableció el primer sistema de unidades de medida: el Sistema Métricounidades de medida: el Sistema Métrico. Este sistema presentaba un conjunto de unidades coherentes para las medidas de longitud, volumen, capacidad y masa, y estaba basado en dos id d f d t l l t l kilunidades fundamentales: el metro y el kilogramo. Su variación es decimal. Posteriormente aparecieron varios sistemas de unidades aplicables a p p algunas de las actividades más desarrolladas, como la de los físicos, los mecánicos, etcétera, pero el empleo en la práctica de algunos de estos sistemas conducían a dificultades considerables por la compleja conversión de un sistema a otro y por la utilización de un gran número de factores de conversión. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Si t d U id d l SISistema de Unidades - el SI Ante esta situación el Comité Consultivo de Unidades, integrado por el Comité Internacional de la Conferencia General de Pesas y Medidas (CGPM)Comité Internacional de la Conferencia General de Pesas y Medidas,(CGPM) se dedicó a la tarea de crear un Sistema Único Internacional. Para ello analizó los tipos de sistemas de unidades existentes y adoptó unos cuyas unidades fundamentales son el metro, el kilogramo y el segundo. Este sistema ahora se conoce como Sistema MKS. El Sistema MKS se aceptó, con ligeras modificaciones, en la XI Conferencia p , g , General de Pesas y Medidas (CGPM) en 1960 como el Sistema Internacional de Unidades, abreviado como SI. El Sistema Internacional está basado en siete unidades fundamentales yEl Sistema Internacional está basado en siete unidades fundamentales, y cinco suplementarias; además, define 19 unidades derivadas, aunque son muchas las que se establecen simplemente como consecuencia y por la simple aplicación de las leyes de la física y de los principios del antiguosimple aplicación de las leyes de la física y de los principios del antiguo sistema métrico.Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Si t i t i l d id d ( SI )Sistema internacional de unidades ( SI ) Las unidades del SI están dividas en dos tipos: unidades baseunidades base unidades derivadas El Si t I t i l d U id d b l l ió d i tEl Sistema Internacional de Unidades se basa en la elección de siete unidades bien definidas las cuales se consideran dimensionalmente independientes: el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, el mol y la candelamol y la candela. Estas unidades del SI son llamadas unidades base. El segundo tipo de unidades del SI son las unidades derivadas. ÉÉstas unidades se forman a partir de un producto de potencias de las unidades base. Los nombres y símbolos de algunas unidades derivadas de las unidades base pueden ser reemplazados por nombres y símbolos especiales que a su vez pueden ser empleados para formar expresiones y símbolos de otras unidades derivadas. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional UNIDADES BASEUNIDADES BASE Las unidades base del Sistema Internacional de Unidades son: MAGNITUD BASE NOMBRE SÍMBOLO l it d tlongitud metro m masa kilogramo kg tiempo segundo stiempo segundo s corriente eléctrica ampere A temperatura termodinámica kelvin Ktemperatura termodinámica kelvin K cantidad de substancia mol mol intensidad luminosa candela cdintensidad luminosa candela cd Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional UNIDADES BASEUNIDADES BASE Unidad de Longitud (metro) El metro es la longitud recorrida por la luz en el vacío durante un período de El metro es la longitud recorrida por la luz en el vacío durante un período de tiempo de 1/299 792 458 s. Unidad de Masa (kilogramo) El kilogramo es igual a la masa de un prototipo internacional del kilogramoEl kilogramo es igual a la masa de un prototipo internacional del kilogramo Unidad de Tiempo (segundo) El segundo es la duración de 9 192 631 770 períodos de la radiación g p correspondiente a la transición entre dos niveles fundamentales del átomo Cesio 133 Unidad de Corriente Eléctrica (ampere)Unidad de Corriente Eléctrica (ampere) El ampere es la intensidad de corriente, la cual al mantenerse entre dos conductores paralelos, rectilíneos, longitud infinita, sección transversal circular despreciable y separados en el vacío por una distancia de un metrocircular despreciable y separados en el vacío por una distancia de un metro, producirá una fuerza entre estos dos conductores igual a 2 × 10-7 newton por metro de longitud Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional UNIDADES BASEUNIDADES BASE Unidad de Temperatura Termodinámica (kelvin) El kelvin es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto El kelvin es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua. Unidad de Cantidad de Substancia (mol)( ) El mol es la cantidad de materia contenida en un sistema y que tiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono 12 Cuando es utilizado el mol, deben ser especificadas las entidades p elementales y las mismas pueden ser átomos, moléculas, iones, electrones, otras partículas o grupos de tales partículas Unidad de Intensidad Luminosa (candela) La candela es la intensidad luminosa, en una dirección dada, de una fuente que emite radiación monocromática de frecuencia 540 × 1012 hertz y que tiene una intensidad energética en esta dirección de 1/683 vatio por estereorradián. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional UNIDADES DERIVADAS Ciertas unidades derivadas han recibido unos nombres y símbolos especiales Estas unidades pueden así mismo ser utilizadas en combinaciónespeciales. Estas unidades pueden así mismo ser utilizadas en combinación con otras unidades base o derivadas para expresar unidades de otras cantidades. Estos nombre y símbolos especiales son una forma compacta para expresar unidades de uso frecuente.para expresar unidades de uso frecuente. MAGNITUD NOMBR SÍMBO EXPRESADAS EN TÉRMINOS DE EXPRESADAS EN TÉRMINOS DE LAS DERIVADA E LO OTRAS UNIDADES DEL SI UNIDADES BASE DEL SI ángulo plano radián rad m.m-1=1g p ángulo sólido stereorradián sr m 2.m-2=1 frecuencia hertz Hz s-1 fuerza newton N m.kg.s-2 presión, esfuerzo pascal Pa N/m2 m-1.kg.s-2 energía, trabajo, calor joule J N.m m2.kg.s-2 Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional UNIDADES DERIVADAS MAGNITUD NOMB SÍMBO EXPRESADAS EN TÉRMINOS DE EXPRESADAS EN MAGNITUD DERIVADA NOMB RE SÍMBO LO TÉRMINOS DE OTRAS UNIDADES DEL SI TÉRMINOS DE LAS UNIDADES BASE DEL SI potencia flujo de 2 3potencia, flujo de energía vatio W J/s m 2.kg.s-3 carga eléctrica, cantidad de coulomb C s.Aca t dad de electricidad cou o b C s. diferencia de potencial eléctrico, fuerza voltio V W/A m2.kg.s-3.A-1, electromotriz g capacitancia faradio F C/V m-2.kg-1.s4.A2 resistencia eléctrica ohmio Ω V/A m2.kg.s-3.A-2 conductancia eléctrica siemens S A/V m-2.kg-1.s3.A2 flujo magnético weber Wb V.s m2.kg.s-2.A-1 Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional UNIDADES DERIVADAS EXPRESADAS EN EXPRESADAS ENMAGNITUD DERIVADA NOMB RE SÍMBO LO TÉRMINOS DE OTRAS UNIDADES DEL SI EXPRESADAS EN TÉRMINOS DE LAS UNIDADES BASE DEL SI densidad de flujo magnético tesla T Wb/m 2 kg.s-2.A-1 inductancia henry H Wb/A m2.kg.s-2.A-2 d temperatura Celsius grado Centígra do °C K fl j l i l l d 2 2 d dflujo luminoso lumen lm cd.sr m2.m2.cd=cd radiación luminosa lux lx lm/m2 m2.m-4.cd=m-2.cd actividad (radiación ionizante) beequere l Bq s -1 ionizante) l dosis absorbida, energía específica (transmitida) gray Gy J/kg m2.s-2 Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba (transmitida) dosis equivalente sievert Sv J/kg m2.s-2 Metrología Dimensional PREFIJOS DEL SI FACTOR NOMBRE SÍMBOLO 1024 yotta Y 1021 zetta Z10 zetta Z 1018 exa E 1015 peta P 1012 tera T 109 giga G109 giga G 106 mega M 103 kilo k 102 hecto h 10 deca da 10-1 deci d 10-2 centi c 10-3 mili m 10-6 micro μ 10-9 nano n 10-12 pico p 10-15 femto f10 femto f 10-18 atto a 10-21 zepto z 10-24 yocto y Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional SIMELA (Sistema Métrico Legal Argentino) Creado el Sistema Métrico Decimal en Francia, a fines del siglo XVIII, la simplicidad de su manejo y sus enormes ventajas frente a los antiguossimplicidad de su manejo y sus enormes ventajas frente a los antiguos sistemas determinó su rápida propagación a otros países. Ya hacia 1830 las unidades métricas se conocían y eran usadas en la C f d ió A tiConfederación Argentina. El Estado de Buenos Aires, por ley del 6 de octubre de 1857 sancionó la legalidad de las pesas y medidas métricas decimales, con sus denominaciones técnicas y sus múltiplos y submúltiplosdenominaciones técnicas y sus múltiplos y submúltiplos. La República Argentina, durante la presidencia del general Bartolomé Mitre, por ley No 52, del 10 de setiembre de 1863, adoptó el sistema de pesas y medidas métrico decimal y autorizó al Poder Ejecutivo para declarar obligatorio en los diferentes departamentos de la Administración y en todo el territorio de la República "el uso de aquellas pesas y medidas decimales j t ú té ll d l b tá lque juzgue oportunas, según estén allanados los obstáculos que se opongan a su realización". Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional SIMELA (Sistema Métrico Legal Argentino) El 20 de mayo de 1875 tuvo lugar en París la firma del Tratado de la Convención del Metro actuando en representación de nuestro país elConvención del Metro, actuando en representación de nuestro país el embajador plenipotenciario señor D. MarianoBalcarce. La ley No 790, del 28 de agosto de 1876, aprobó la Convención del Metro "celebrada por el ministro argentino en Francia y los demás representantescelebrada por el ministro argentino en Francia y los demás representantes que firman dicha convención". Por ley No 845, del 13 de julio de 1877, quedó establecido que "el Sistema Métrico Decimal de Pesas y Medidas adoptado por ley del 10 de setiembreMétrico Decimal de Pesas y Medidas adoptado por ley del 10 de setiembre de 1863 será de uso obligatorio, en todos los contratos y en todas las transacciones comerciales, a partir del 1° de enero de 1887. Desde la misma fecha queda prohibido el uso de las pesas y medidas deDesde la misma fecha, queda prohibido el uso de las pesas y medidas de otros sistemas". La ley No 12384 del 16 de agosto de 1938, aprobó las modificaciones i t d id l C ió d l M t l t l ió dintroducidas a la Convención del Metro y su reglamento en la reunión de París del 6 de octubre de 1921 "para asegurar la unificación internacional y perfeccionamiento del Sistema Métrico". Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional SIMELA (Sistema Métrico Legal Argentino) La ley No 19.511, del 2 de marzo de 1972, al instituir finalmente el Sistema Mé i l A i d ó l Si I i l d U id dMétrico Legal Argentino, adoptó el Sistema Internacional de Unidades, resultado del perfeccionamiento y ampliación del ya más que centenario Sistema Métrico Decimal. El Decreto 1157/72, reglamentario de la ley, determina en su art. 4: "El Instituto Nacional de Tecnología Industrial tendrá las siguientes funciones además de las asignadas por decreto No 8 698/68:funciones además de las asignadas por decreto No 8.698/68: a) Proponer la actualización de las unidades, múltiplos y submúltiplos, prefijos y símbolos del SIMELA. b) Custodiar y mantener los patrones nacionales y sus testigos con los recaudos que fije la reglamentación. c) Proponer el reglamento especificaciones y tolerancias para el servicio dec) Proponer el reglamento, especificaciones y tolerancias para el servicio de patrones y sus instrumentos de comparación. d) Practicar la verificación primitiva y periódica de los patrones derivados. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional SIMELA (Sistema Métrico Legal Argentino) e) Proponer y percibir las tasas y aranceles para los servicios a su cargo. f) O i d i li ió l íf) Organizar cursos de especialización en metrología. g) Realizar y promover investigaciones científicas y técnicas referentes a cuestiones metrológicas.g h) Desarrollar centros de calibración de instrumentos utilizados con fines científicos, industriales o técnicos. i) En el ámbito de su competencia: proponer todas las disposiciones necesarias para el cumplimiento de la ley de Metrología y dar instrucciones y directivas tendientes a uniformar su aplicación en todo el territorio de la N ió 'Nación.' Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional SIMELA (Sistema Métrico Legal Argentino) Decreto Nº 878/89, art. 3º “Los ministerios, secretarias y dependencias de la Administración Central y organismos y empresas descentralizadas tomarán las disposiciones inecesarias para asegurar el uso efectivo del SIMELA en los campos de la educación, la salud, la ciencia, la técnica, la industria y el comercio”. Ley 19511, Art. 14 “El SIMELA es de uso obligatorio y exclusivo en todos los actos públicos oEl SIMELA es de uso obligatorio y exclusivo en todos los actos públicos o privados de cualquier orden o naturaleza. Las disposiciones del presente artículo rigen para todas las formas y los medios con que los actos se exterioricen”.exterioricen . Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Error - Valor de una magnitud A pesar de lo que se pueda proclamar, es imposible garantizar la perfección de una medición. Todas las mediciones, aún las realizadas con la máxima escrupulosidad y con los instrumentos mas perfeccionados están sujetas a errores, que pueden reducirse pero no eliminarse totalmente. El resultado de tales operaciones es sólo una aproximación al verdaderoEl resultado de tales operaciones es sólo una aproximación al verdadero valor que se está midiendo, y para poder expresar un resultado completo es necesario conocer el valor de la incertidumbre. Al hacer mediciones, 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). Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Error - Valor de una magnitud Si las mediciones las hacen diferentes personas con distintos instrumentos o métodos o en ambientes diferentes entonces las variaciones en laso métodos o en ambientes diferentes, entonces las variaciones en las lecturas son mayores (reproductibilidad). Esta variación puede ser relativamente grande o pequeña, pero siempre existirá.existirá. En sentido estricto, es imposible hacer una medición totalmente exacta, por lo tanto, siempre se enfrentarán errores al hacer las mediciones. Los errores pueden ser despreciables o significativos, dependiendo, entre otras circunstancias de la aplicación que se le dé a la medición. Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios,Los errores surgen debido a la imperfección de los sentidos, de los medios, de la observación, de las teorías que se aplican, de los aparatos de medición, de las condiciones ambientales y de otras causas. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Error - Valor de una magnitud Medida del Error En una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, la inexactitud o Incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y mínimo obtenidos. Incertidumbre = valor máximo - valor mínimo El error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor convencionalmente verdadero correspondiente. Error absoluto = valor leído - valor verdadero Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional E V l d it dError - Valor de una magnitud Sea, por ejemplo, un remache cuya longitud es 5.4 mm y se mide cinco veces sucesivas, obteniéndose las siguientes lecturas:, g 5.5, 5.6; 5.5; 5.6; 5.3 mm La Incertidumbre será: incertidumbre = valor máximo - valor mínimo = 5.6 - 5.3 = 0.3 mm Los errores absolutos de cada lectura serían: Error absoluto = valor leído - valor verdadero 5.5 - 5.4 = 0.1 mm 5 6 - 5 4 = 0 2 mm5.6 - 5.4 = 0.2 mm 5.5 - 5.4 = 0.1 mm 5.6 - 5.4 = 0.2 mm 5.3 - 5.4 = -0.1 mm5.3 5.4 0.1 mm El signo nos indica si la lectura es mayor (signo +) o menor (signo -) que el valor convencionalmente verdadero. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Error - Valor de una magnitudError - Valor de una magnitud El error absoluto tiene las mismas unidades de la lectura. El error relativo es la relación existente entre el error absoluto y el valor convencionalmente verdadero. Error relativo = Error absoluto / valor verdadero Y como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor verdadero, entonces: Error relativo = valor leído - valor verdaderoError relativo = valor leído - valor verdadero valor verdadero Con frecuencia, el error relativo se expresa en porcentaje multiplicando porCon frecuencia, el error relativo se expresa en porcentaje multiplicando por cien. En el ejemplo anterior los errores relativos serán: 0.1/5.4 = 0.0185 = 1.85% 0.2/5.4 = 0.037 = 3.7% 0.1/5.4 = 0.0185 = 1.85% 0.2/5.4 = 0.037 - 3.7% -0.1/5.4 =-0.0185 =-1.85% Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Error - Valor de una magnitud El error relativo proporcionamejor información para cuantificar el error ya que un error de un milímetro en la longitud de un rollo de lámina y en elque un error de un milímetro en la longitud de un rollo de lámina y en el diámetro de un tornillo tienen diferente significado. EjemploEjemplo Error de un 1mm en la longitud de un rollo de 100 m de lámina: Ea 100001- 100000 = 1 mm Er 1/100000 = 0.00001 = .001 % Error de un 1mm en el diámetro de un tornillo de 10 mm:o de u e e d á et o de u to o de 0 Ea 11 – 10 = 1 mm Er 1/10 = .1 = 10 % Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Error - Valor de una magnitud Incertidumbre A grandes rasgos, es posible definir a la incertidumbre como “el valor que representa una estimación de los límites que definen la zona en la que se encuentra el valor verdadero o real que se está midiendo”que se encuentra el valor verdadero o real que se está midiendo”. Influyen sobre la incertidumbre factores tales como el desempeño de los equipos empleados en la medición, los ensayos o técnicas utilizados y los efectos ambientales; otras imprecisiones pueden provenir del fenómeno u objeto medido. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Causas de errores Los errores en las mediciones pueden proceder de: a) Los instrumentos de medida. b) El ambiente en que se realiza la medición. c) El operador.) p Errores debidos al instrumental Los errores derivados del instrumental son debidos a defectos de construcción o a modificaciones estructurales sufridas con el tiempo por el material de que está construido. Efectivamente, se ha comprobado una variación, en algunos instrumentos de control, de 0.003 mm sobre 150 mm en un año. Para reducir al mínimo posible estos errores los aparatos de precisión se construyen de acero especial al cromo-niquel o con aleaciones de platino- i idi i lt bl l tiiridio inalterables con el tiempo. También deberemos considerar los errores causados por un mantenimiento inadecuado de los instrumentos. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Causas de errores Para solucionar esto ultimo es muy importante considerar el concepto de ¨C lib ió ¨ d i iódi d l i d b í¨Calibración¨ es decir periódicamente todos los instrumentos deberían someterse a una inter- comparación con instrumentos tomados como patrones para poder de esta manera certificar el estado de los mismos. Errores debidos al ambiente Los errores debidos al ambiente están originados por las variaciones de temperatura, que ocasionan la contracción o dilatación tanto del objeto a medir como del propio aparato de control. P t ti ib l t t d l bi t d 20 °CPor este motivo, se prescribe que la temperatura del ambiente sea de 20 °C todo el tiempo que dure la medición. En los países anglosajones temperatura prescrita es de 60ºF = 15,55 °C. Cuando se ha tomado la lectura a temperatura distinta de la señalaba esCuando se ha tomado la lectura a temperatura distinta de la señalaba es preciso corregirla, es decir, referirla a 20 °C utilizando para ello las fórmulas de la dilatación térmica Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Errores debidos al ambiente En el caso de medidas lineales, se emplea la fórmula: (1 T)LT=L20(1+ α δT) en la que: L = lectura tomada a Tº CLT = lectura tomada a Tº C. L20= lectura a 20 °C. α= coeficiente de dilatación térmica lineal medio del material. δT= diferencia de temperatura T°-20ºδT= diferencia de temperatura T -20 De la fórmula se deduce el valor de la lectura correspondiente a 20 °C. L20 = LT/(1+ α δT)20 T/( α δ ) EJEMPLO: Si la longitud de una barra de aluminio, medida a 40º es de L = 160 mm la longitud a 20 °C será: L20 = 160 / (1 + 0,000024 (40—20)) = 159.92 mm. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Errores debidos al operador Los errores debidos al operador son motivados no sólo por una falta de capacidad sino también por las características fisiológicas del hombrecapacidad sino también por las características fisiológicas del hombre, recordemos que el hombre es binocular por lo que le resulta difícil apreciar con exactitud la coincidencia entre dos líneas separadas no situadas en el mismo planomismo plano Error de paralaje El error de paralaje se comete fácilmente con los aparatos en los que laEl error de paralaje se comete fácilmente con los aparatos en los que la lectura se toma observando un índice que se desplaza en un plano distinto que el de la escala, en este caso y puesto que el índice está separado de la escala puede suceder que la dirección de la visual no coincida con laescala, puede suceder que la dirección de la visual no coincida con la normal a dicha escala graduada. Como se aprecia en la figura, el error de paralaje que se comete, cuando la visual forma un ángulo α con la normal n a la escala, es de:a la escala, es de: Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Ep = d tg α. si: d=0.1 mm α=12º Ep = 0.1 tg 12º = 0.02 mm. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Errores debidos al operador Origen del error de paralaje Para reducir al mínimo el error de paralaje los constructores de aparatosPara reducir al mínimo el error de paralaje, los constructores de aparatos recurren a alguno de los siguientes procedimientos: • Reducir hasta el mínimo posible la distancia entre índice y escala. • Utilizar dos índices paralelos unidos entre sí, situando la escala entre ambos, no se cometerá error si se toma la lectura cuando los dos índices y el trazo de la escala quedan superpuestosel trazo de la escala quedan superpuestos. • Colocación de un espejo bajo el plano de la escala: de esta forma, cuando el índice queda sobrepuesto a su imagen la dirección de la visual esel índice queda sobrepuesto a su imagen, la dirección de la visual es perpendicular al plano de la escala, no existiendo en ese momento el error de paralaje. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Por lo que a la graduación se refiere, hay que tener en cuenta que la mínima dimensión apreciable por el ojo humano normal es la comprendida en un ángulo visual de unos 60 segundos. Teóricamente, la longitud mínima que se puede apreciar a una distancia de 250 mm es de 0,05 mm, y por tanto: Para leer distintamente una escala la distancia entre susPara leer distintamente una escala, la distancia entre sus graduaciones no debe ser menor que unas 10 veces la longitud mínima perceptible, es decir, 0,5 mm. Los errores dependientes del aparato y de las condiciones ambientes se denominan errores sistemáticos. En general son del mismo signo tienen alor constante por lo q e p edeEn general son del mismo signo tienen valor constante, por lo que puede corregirse fácilmente la lectura obtenida. Los errores dependientes del operador o de otras causas imprevisiblesLos errores dependientes del operador, o de otras causas imprevisibles, llamados errores accidentales, tienen valores muy variables que escapan a toda previsión, por lo que son mas graves que los sistemáticos. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba Metrología Dimensional Pueden reducirse los errores accidentales ateniéndose escrupulosamente a las normas de empleo del aparato, y repitiendo numerosas veces la medición, tomando luego la media de los resultados obtenidos. Tecnología Mecánica F.C.E.F. y N. ‐ Universidad Nacional de Córdoba
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