1
Calibración Reglas Graduadas Metálicas Tamara T amara Chávez Pedro Yánez áne z Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Dpto. de la Energa ! "e#áni#a Supervisor$ %ng. C&sar '. Tumipam(a Sangol)u* +, de enero del +,1-
Resumen La calibración de pie de rey es una operación propia de un sistema de calidad. El pie de rey es un instrumento de medida para el control dimensional de elementos. La calibración de un pie de rey debe ser una operación planificada y sus resultados deben ser verif verifica icados dos confor conformes mes a un criter criterio io de acepta aceptació ción/r n/rech echaz azo o prees preestab tablec lecido ido.. El presente informe de calibración corresponde a tres reglas graduadas metálicas (DI!"#D$ %ELLE& y 'D) de alcance má*imo +,- mm$ y está realizado segn la norma #"!,0,12I3440$ y con la gu5a del 1E! (1entro Espa6ol de !etrolog5a) DI,,7. Palabras clave: calibración$ metrolog5a$ instrumentos$ patrón
+
Índice
esumen............ esumen....................... ..................... ..................... ...................... ..................... ..................... .................................... ......................... 1 1. %ntrodu##i/n............... %ntrodu##i/n.......................... ..................... ..................... ..................... ..................... .................................... ......................... 0 +. Análisis Te/ri#o............ Te/ri#o...................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .............. ....0 0 0. %nstrumentos ! E)uipos................... E)uipos............................. ..................... ............................................. .................................... 0.1. %nstrumentos................ %nstrumentos........................... ..................... ..................... ................................................ ..................................... 0.+. E)uipos................. E)uipos............................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ........................ .............. 2. Pro#edimiento................ Pro#edimiento........................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................................ ..................... 2.1. Condi#iones Am(ientales...................... Am(ientales................................. ..................... ..................... ........................ ............. 2.+. 3eri4#a#i/n 3isual.................. 3isual............................ ..................... ..................... ..................... .............................5 ..................5 2.0. 3eri4#a#i/n de la indi#a#i/n de gradua#i/n$....................... gradua#i/n$......................................5 ...............5 2.2. E6a#titud$.................. E6a#titud$............................. ..................... ..................... ................................................. ...................................... 1, -. esultados........... esultados...................... ..................... ..................... ..................... .................................................. ........................................ 11 -.1. egistro egistro de esultados............. esultados....................... ..................... ............................................. .................................. 11 -.+. Análisis de esultados............ esultados...................... ..................... ..................... .................................... .......................... 17. Con#lusiones ! e#omenda#iones............... e#omenda#iones......................... .......................................... ................................ 15 7.1. Con#lusiones.................. Con#lusiones............................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............. ...15 15 7.+. e#omenda#iones............. e#omenda#iones....................... ..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ..........15 15 . Ap&ndi#e.................... Ap&ndi#e............................... ..................... ..................... ..................... ..................... .................................. ....................... 18 5. e9eren#ias.......... e9eren#ias..................... ...................... ..................... ..................... ..................... ....................................... ............................. +1
0
1. Introducción La calibración se define como8 9la comparación de un estándar de medición$ o de un e:uipo$ con un estándar o e:uipo de mayor e*actitud$ para detectar y cuantificar imprecisiones y reportarlas o eliminarlas mediante un a;uste< (E=$ >,,7). En este sentido$ la calibración es la actividad de control de calidad más importante dentro de la medición$ ya :ue establece la relación del valor medido por un e:uipo con un valor convencionalmente real$ dando validez y trazabilidad a la medición. La trazabilidad es un concepto fundamental :ue debe considerase en los programas de calibración. egn la #!?@A ,--8344B I#!1 se define trazabilidad como8 9propiedad del resultado de una medición o del valor de un patrón$ tal :ue Csta pueda ser relacionada con referencias determinadas$ generalmente patrones nacionales o internacionales$ por medio de una cadena ininterrumpida de comparaciones teniendo todas incertidumbres determinadas<. 1uando se utilizan los e:uipos de medición de manera continua$ la e*actitud y la precisión de la medición var5an gradualmente a causa del desgaste de sus partes o por interferencias causadas por la acumulación de polvo o mugre$ por lo :ue es necesario validarlas por medio de una calibración y corregirlas$ si es necesario.
2. Análisis Teórico Reglas graduadas
na regla es esencialmente una barra delgada :ue se utiliza para trazar l5neas rectas y :ue$ por lo general$ contiene l5neas calibradas mediante las cuales se puede medir una longitud. =or medir una longitud se entiende determinar la distancia en l5nea recta comprendida entre dos caras$ dos generatrices o dos aristas de una pieza$ o bien$ entre l5neas o puntos marcados en la pieza$ en cuyo caso el instrumento utilizado para tales mediciones se denomina regla graduada. Las aplicaciones de la regla van de geometr5a a dibu;o tCcnico$ impresión$ construcción$ mecánica$ carpinter5a$ ingenier5a y Las reglas graduadas responden a normas DI#$ pueden estar graduadas tanto en la escala del sistema mCtrico como del sistema inglCsimperial (o ambas) y e*isten diversos tipos. Enumerándolas en orden creciente de precisión podemos mencionar los siguientes tipos8
2 •
Reglas de escritorio
on las reglas graduadas más comunes y se utilizan para tres propósitos principales8 para medir$ para ayudar en el trazado de l5neas rectas y como gu5a para el corte recto con una cuchilla. eneralmente$ están construidas en plástico o madera$ tienen de >, a 3,, cm de longitud (siendo este ltimo el t5pico 9metro< comercial) y están graduadas en mil5metros y$ en algunos casos$ en medios mil5metros. •
Metros plegables
El primer metro plegable data de 37-3$ cuando fue inventado por el alemán nton llrich. Los actuales$ usados principalmente en carpinter5a$ herrer5a y otras actividades de la construcción$ están su;etos a la norma DI# B0,,. =or lo general$ están construidos en madera (aun:ue tambiCn los hay de metal$ de nylon y de fibra de vidrio) y poseen los cantos reforzados en acero o aluminio. Fienen 3 o > metros de longitud y la graduación puede estar grabada$ impresa$ estampada o laminada. #o son muy e*actos$ ya :ue admiten una tolerancia de 3 a > mm en 3,,, mm de longitud. •
Cintas métricas
La gran venta;a de las cintas mCtricas es :ue no sólo pueden enrollarse$ sino tambiCn medir l5neas y superficies curvas por:ue son fle*ibles. &esponden a la norma DI# B0,+ y se presentan con o sin carcasa protectora. Las :ue no tienen carcasa son t5picamente las llamadas cintas de costura$ empleadas tanto en alta costura como en corte y confección. Están construidas en hule$ tela o plástico y su longitud estándar es de 3$-, m. Las cintas mCtricas con carcasa (a veces denominadas cintas de agrimensor) presentan mayor e*actitud y se subdividen en dos tipos$ dependiendo de su longitud. Las del primer tipo$ tambiCn llamadas metros fle*ibles$ son de acero ino*idable acanalado y tienen entre 3 o > m de longitud. u carcasa es metálica o plástica y están graduadas en cent5metros y mil5metros$ y a veces tambiCn en pulgadas y fracciones de pulgada. La tolerancia de estas cintas oscila entre ,$3 mm en 3,,, mm y ,$3- mm en >,,, mm de longitud. Los metros plegables y las cintas mCtricas sirven para mediciones groseras$ en virtud de su elevada tolerancia.
Medición con Reglas
La herramienta de medición más comn en el traba;o de taller mecánico es la regla de acero. e emplea cuando hay :ue tomar medidas rápidas y cuando no es necesario un alto grado de e*actitud. Las reglas de acero$ en pulgadas$ están graduadas en fracciones o decimalesG las reglas mCtricas suelen estar graduadas en mil5metros. La e*actitud de la medida :ue se toma depende de las condiciones y del uso correcto de la regla.
Regla de Acero
Las reglas de acero se fabrican de una gran variedad de tipos y tama6os$ adecuados a la forma o tama6o de una sección o la longitud de una pieza. ra satisfacer los re:uisitos de una pieza :ue se produce y :ue se va a medir$ hay disponibles reglas graduadas en fracciones o decimales de pulgada o en mil5metros. Los tipos de reglas más utilizados en el traba;o de taller mecánico se describen a continuación8 a) &egla r5gida de acero templado. eneralmente tiene cuatro escalas$ dos en cada ladoG se fabrican en diferentes longitudes$ la más comn es de B pulgadas o 3-,mm. b) &egla fle*ible. imilar a la anterior pero más estrecha y delgada$ lo :ue permite fle*ionarla$ dentro de ciertos l5mites$ para realizar lecturas donde la rigidez de la regla de acero templdo no permite la medición adecuada.
Figura 2.1. &egla r5gida de acero templado.
Figura 2.2. &egla fle*ible de acero.
La m5nima división de escala de estas reglas suele ser EH ,$- mm. Los trazos se sitan en uno o en ambos bordes de la cara graduada. lgunas reglas presentan biselado el borde graduado e incluyen resaltes o prolongaciones para facilitar su manipulación.
7
Figura 2.3. 1ro:uis ampliado con disposición disposiciones habituales de los trazos.
Lectura de reglas graduadas en milímetros
Las reglas mCtricas suelen estar graduadas en mil5metros y medios mil5metros y se emplean para lecturas :ue no re:uieren gran e*actitud. Estas reglas están disponibles en longitudes de 3-, mm hasta 3 m. l medir con una regla mCtrica proceda como sigue8 3. note el nmero de divisiones principales :ue se venG cada división tiene un valor de 3, mm. >. i la regla tiene graduaciones en mil5metros$ sume el nmero de l5neas :ue aparecen despuCs de alguna l5nea principal. 1ada l5nea tiene un valor de 3 mm. +. i la regla está graduada (en medios mil5metros)$ la graduación más pe:ue6a nos indica medio mil5metro más la lectura en mil5metros :ue ya tenemos.
3. Instrumentos y !ui"os
&egla !etálica graduada
3.1. Instrumentos Denominación
Marca
Alcance
!erie
Procedencia
"ódigo
&egla !etálica 3
Diamond
+,- mm
/&
1hina
&E!,,3
&egla !etálica >
%eller
+,, mm
/&
&E!,,>
&egla metálica +
'D
+,, mm
/&
apón
&E!,,+
• •
Disolvente para limpieza =a6o suave
3.2. !ui"os Denominación
!icroscopio de herramientas
Marca
1arl Aeiss ena
Alcance
,3,, mm ,$,,3 mm
!erie
Procedenci a
J,>,>L,3,3,,, lemania ,3
"ódigo
#/&
#. $rocedimiento #.1. Condiciones Ambientales Fodo el instrumental :ue ha de intervenir en una calibración tiene :ue permanecer al menos tres horas en el lugar de la misma con el fin :ue no e*istan errores debidos a los efectos de temperaturaG el lugar donde se realiza la calibración debe estar limpio. La calibración será realizada en un lugar acondicionado con una temperatura :ue se mantenga en (>,K>)1 y humedad relativa de 0,M a B,M.
5
#.2. %eri&cación %isual. ntes del comienzo de una calibración se realiza una limpieza e inspección visual del instrumento as58 0.>.3. Limpiar tanto las superficies de medición del instrumento$ como los e:uipos a utilizar$ con un pa6o suave empapado en disolvente para limpieza. 0.>.>. &ealizar un e*amen visual a las superficies de medición del pie de rey para saber si poseen manchas de ó*ido$ si e*isten golpes o ara6azos en las partes esenciales de la regla8 el arista de medida y la superficie de apoyo. 0.>.+. e lleva a cabo la verificación de las especificaciones tales como8 nidades de graduación$ Longitud nominal$ #meros y trazos indicadores cabado y construcción 0.>.0. &egistrar los resultados en la tablas 0.3 puntuando las caracter5sticas con nmeros del 3 al -$ siendo el - el :ue determine un e*celente estado de la caracter5stica
mencionada$
si
es necesario
indicar
tambiCn
las
observaciones. 0.>.-. &epetir el procedimiento para las tres reglas. #abla $.1 Inspección 25sica Partes
"ali%icación 1
2
3
$
&bservaciones '
Indicación de graduación E*presa unidades de medida Frazos indicadores rista de medida uperficie de apoyo N*ido
#.3. %eri&cación de la indicación de graduación' Determinamos la longitud nominal de la regla$ y dividimos este nmero para ocho$ obteniendo as5 siete medidas intermedias$ :ue será en donde realicemos el análisis y las mediciones. $.3.1. Anc(o de los tra)os indicadores:
0.+.3.3.
1olocamos la regla en el microscopio de medición$ se enrasa el trazo de cada una de las medidas intermedias de la escala con el ret5culo del microscopio y$ tomando como referencia dicho enrase$ se desplaza el
8 microscopio desde el inicio del trazo indicador hasta el final$ as5 para 0.+.3.>.
cada una de las medidas. &epetir el procedimiento tres veces para cada medida intermedia$ y
0.+.3.+.
registrar los datos en la tabla 0.>. &epetir el procedimiento con las tres reglas. #abla $.2 ncho de trazos indicadores
Medidas ,ntermedia s
*+
3 > + 0 B O
Anc(o de tra)os d1
d2
x ´
*
d3
rror rror Absol Relati+ rro r, uto o
+O$-, O-$,, 33>$-, 3-,$,, 37O$-, >>-$,, >B>$-,
$.3.2. Distancia entre tra)os indicadores:
0.+.>.3.
1olocamos la regla en el microscopio de medición$ se enrasa el trazo de cada una de las medidas intermedias de la escala con el ret5culo del microscopio y$ tomando como referencia dicho enrase$ se desplaza el microscopio desde el inicio del trazo indicador hasta el inicio del
0.+.>.>.
siguiente trazo$ as5 para cada una de las medidas. &epetir el procedimiento tres veces para cada medida intermedia$ y
0.+.>.+.
registrar los datos en la tabla 0.+. &epetir el procedimiento con las tres reglas.
*+
3 > + 0 B O
Medidas ,ntermedia s
+O$-, O-$,, 33>$-, 3-,$,, 37O$-, >>-$,, >B>$-,
-istancia entre tra)os d1
d2
d3
x ´
*
rror rror Absol Relati+ rro r, uto o
1,
#.#. actitud' Durante el proceso de calibración las medidas serán materializadas con blo:ues patrón longitudinales y se realiza como se indica a continuación8 0.0.3. e instalan sobre la mesa de planitud8 la regla graduada a calibrar y la regla patrón 0.0.>. niendo las dos indicaciones de la graduación de medición y haciCndolas coincidir e*actamente en sus or5genes. 0.0.+. Perificamos con la lupa. 0.0.0. =ara determinar el error debe usarse la siguiente e*presión8 E= L1 − L2
Donde8 - es el error. L1=¿ L2=¿
Lectura obtenida de la regla graduada patrón. Lectura obtenida de la regla graduada a calibrar.
0.0.-. &egistrar los resultados en la tabla #abla $.3 Determinación de error de e*actitud Alcance /mm0
Reglas
3 > +
0.0.B. nalizamos los resultados.
+,+,, +,,
Regla "atró n /mm0
rror
11
. Resultados .1. Registro de Resultados '.1.1. ,nsección Física
&egla !etálica DI!"#D Partes
"ali%icación 1
2
3
$
'
&bservaciones
? ? ?
Indicación de graduación E*presa unidades de medida Frazos indicadores
Leves deformaciones en las es:uinas
?
rista de medida uperficie de apoyo N*ido
? ?
!anchas de moho
egla "etáli#a :E;;E Partes
"ali%icación 1
2
3
$
'
&bservaciones
? ?
Indicación de graduación E*presa unidades de medida
=oco legibles$ están marcados pero sin color Leves deformaciones en las es:uinas Leves deformaciones en las es:uinas !anchas de moho
? Frazos indicadores ?
rista de medida
?
uperficie de apoyo N*ido
?
egla "etáli#a
"ali%icación 1
2
3
$
'
Indicación de graduación E*presa unidades de medida
? ?
Frazos indicadores rista de medida uperficie de apoyo N*ido
? ? ? ?
&bservaciones
1+ '.1.2. Anc(o de tra)os indicadores
&egla !etálica DI!"#D
*+
Medidas ,ntermedia s
3
+O$-,
>
O-$,,
+
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3-,$,,
-
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Grosor de lnea d1
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,$3, ,$33 ,$3, ,$30 7 ,$3, ,$3, ,$30 4
,$3> ,$3+ ,$3, ,$30 7 ,$3, ,$3> ,$33
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rror rror Absol Relati+ rro r, uto o
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,$3, ,$3+ ,$3+ ,$30 4 ,$30 7 ,$3, ,$3,
,$3-3
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,$,,3
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,$00
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3$-B
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3$33
,$304
,$,,3>
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,$00
,$3-3
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,$,,3
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,$00
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&egla !etálica %ELLE&
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Medidas ,ntermedia s
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Grosor de lnea d1
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,$3> ,$3+ ,$30 ,$3+ ,$3, ,$3> ,$33
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rror rror rro Absol Relati+ r, uto o
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3$33
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&egla !etálica 'D
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Medidas ,ntermedia s
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Grosor de lnea d1
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,$3+ ,$3-
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,$3-3 ,$3-+
,$,,+7 ,$,,3-
,$,,3 ,$,,+
,$,,74 ,$,3O7
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'.1.3. Distancia entre tra)os indicadores
&egla !etálica DI!"#D
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Medidas ,ntermedia s
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,$04 7 ,$-, , ,$04 O ,$04 7 ,$04 4 ,$04 4 ,$-, 3
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,$04 O ,$-, + ,$04 4 ,$04 B ,$-, + ,$-, , ,$-, ,
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&egla !etálica 'D Medidas ,ntermedia s
*+
3
+O$-,
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-istancia entre tra)os d1
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,$-, , ,$-, 3 ,$04 4 ,$04 4 ,$04 4 ,$04 4 ,$-, ,
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rror rror rro Absol Relati+ r, uto o
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Reglas
3 > +
+,+,, +,,
Regla "atró n /mm0 +,+,,$+,,
rror ,$,, ,$-, ,$,,
1-
.2. Análisis de Resultados De las tablas obtenidas en la sección -.3$ pudimos obtener los siguientes resultados8 '.2.1. Anc(o de tra)os indicadores
Figura '.1. Error de precisión en el ancho de trazos regla metálica DI!"#D
Figura '.2. Error de precisión en el ancho de trazos regla metálica %ELLE&
Figura '.3. Error de precisión en el ancho de trazos regla metálica 'D
17
l analizar las gráficas podemos determinar el error de precisión de las reglas$ al establecer la diferencia entre el má*imo y el m5nimo de cada gráfica$ :ue es8 Regla Metlica D,AM&*D: ,$,,0 mm Regla Metlica 4-LL-R: ,$,,0 mm Regla Metlica 5D!: ,$,,0O mm
'.2.2. Distancia entre tra)os indicadores
Figura '.$. Error de precisión en la distancia entre trazos regla metálica DI!"#D
Figura '.'. Error de precisión en la distancia entre trazos regla metálica %ELLE&
1
Figura '.6. Error de precisión en la distancia entre trazos regla metálica 'D
l analizar las gráficas podemos determinar el error de precisión de las reglas$ al establecer la diferencia entre el má*imo y el m5nimo de cada gráfica$ :ue es8 Regla Metlica D,AM&*D: ,$,,+O mm Regla Metlica 4-LL-R: ,$,,00 mm Regla Metlica 5D!: ,$,,> mm
15
. Conclusiones y Recomendaciones .1. Conclusiones •
En cuanto al ancho de trazos podemos asegurar :ue las tres reglas se encuentran dentro de los parámetros :ue dicta la norma #"!,0,12I3440 :ue establece :ue el ancho de los trazos indicadores debe ser como má*imo de ,$>- mm. =odemos determinar :ue las reglas metálicas DI!"#D y
•
%ELLE& tienen el menor error de precisión de esta caracter5stica. nalizando los resultados obtenidos en la distancia entre trazos indicadores$ podemos decir :ue las tres reglas se encuentran entre el intervalo de errores má*imos tolerados$ :ue dice no puede e*ceder del 7,M de K,$7 mm. demás
•
la regla de mayor precisión DespuCs de realizado el análisis de e*actitud podemos determinar :ue el error de longitud de las regla %ELLE& es m5nimo y las otras dos reglas analizadas
•
son e*actas. na vez terminados los tres análisis podemos concluir :ue las tres reglas de las :ue se ha realizado la calibración están en óptimas condiciones para su uso.
.2. Recomendaciones
•
El puesto de traba;o debe estar limpio y tener muy buena iluminación. l utilizar el microscopio de herramientas se debe descansar la visión ya :ue
•
podemos cometer algn error. Fener en cuenta :ue los e:uipos utilizados$ deben contar con un certificado
•
vigente. Esto garantiza la correcta calibración del instrumento y disminuye el porcenta;e de error.
18
4. A"5ndice
#abla 7.1 Errores má*imos tolerados
678GIT9- 87MI8A6 - 6A RG6A /m0 1*, 1*+*,
RR7R M:;IM7 T76RA-7 /mm0 =,*5 =1*, =1*+
#ota8 La tabla anterior se encuentra en la norma *&M89$98!"F,81$ (Fabla 3.Errores má*imos tolerados. =ágina +/B).
Figura 7.1 &eglas a calibrar
+, Figura 7.2 !icroscopio de herramientas
Figura 7.3 &egla DI!"#D
Figura 7.$ &egla %ELLE&
Figura 7.' &egla 'D
+1
<. Re=erencias 2ederación$ D. ". (,B de 33 de 344O). Norma Oficial Mexicana, Instrumentod de medición Reglas Graduadas. "btenido de http8//QQQ.dof.gob.m*/notaRdetalle.phpScodigoH07447+3TfechaH,B/33/344O onzalez$ 1. (344-). Metrología. !C*ico8 !c &%UILL. I#E11. (s.f.). Calibración . "btenido de http8//QQQ>.inecc.gob.m*/publicaciones/libros/B>0/calibracion.pdf =ereira.$ . F. (>,3+). Instructio para la Calibración de pie de re!. 1olombia.
