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MATERIA: METROLOGÍA

CARRERA: MECÁNICA AUTOMOTRIZ

1er SEMESTRE

1. FUNDAMENTOS DE LA METROLOGÍA.

1.1.

CONCEPTOS E INTRODUCCIÓN.- La percepción inicial de metrología

deriva de su etimología: del griego metros medida y logos tratado . La metrología es la ciencia que trata de las mediciones, de los sistemas de unidades adoptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. La metrología abarca todos los campos de las ciencias: metrología térmica, metrología eléctrica, metrología acústica, metrología dimensional, etc. La metrología es la ciencia de las medidas; en su generalidad, trata del estudio y aplicación de todos los medios propios para la medida de magnitudes, tales como: longitudes, ángulos, masas, tiempos, velocidades, potencias, temperaturas, intensidades de corriente, etc. Por esta enumeración, limitada voluntariamente, es fácil ver que la metrología entra en todos los dominios de la ciencia. Para mencionar algunas de las medidas y unidades básicas podemos citar:


1.2.


1er SEMESTRE

MEDIDA

UNIDAD

Longitud

metro

Masa

kilogramo

Tiempo

segundo

Temperatura

kelvin

Intensidad

luminosa candela

Corriente

eléctrica ampere

Cantidad de substancia

mol

CLASIFICACIÓN Y APLICACIÓN.-

1.2.1. Metrología Científica.- La metrología científica tiene por función buscar y materializar los patrones internacionales para que éstos sean más fáciles de reproducir a nivel internacional, encontrar los patrones más adecuados para los descubrimientos que se hagan en el futuro y analizar el sistema internacional de medidas, con el objeto de elaborar las normas correspondientes. No está relacionada con los servicios de calibración que se hacen en la industria y el comercio. 1.2.2. Metrología Legal.- Según la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML) es la totalidad de los procedimientos legislativos, administrativos y técnicos establecidos por, o por referencia a, autoridades públicas y puestas en vigor por su cuenta con la finalidad de especificar y asegurar, de forma regulatoria o contractual, la calidad y credibilidad apropiadas de las mediciones relacionadas con los controles oficiales, el comercio, la salud, la seguridad y el ambiente.

1.3.

Medidas, Mediciones y Técnicas para Medir.- La medida es la acción y efecto de medir (comparar una cantidad con su unidad o algo no material con otra cosa). Por consiguiente una medición es el resultado de la acción de medir , es decir, se refiere a la comparación que se establece entre una cierta cantidad y su correspondiente



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unidad para determinar cuántas veces dicha unidad se encuentra contenida en la cantidad en cuestión. La medición, en definitiva, consiste en determinar qué proporción existe entre una dimensión de algún objeto y una cierta unidad de medida. Para que eso sea posible, el tamaño de lo medido y la unidad escogida tienen que compartir una misma magnitud. La unidad de medida, por otra parte, es el patrón que se emplea para concretar la medición. Hay dos tipos de medición, mediciones directas e indirectas. Vamos a ver en qué consiste cada uno de estos tipos.

Mediciones directas Las mediciones directas son aquéllas en las cuales el resultado es obtenido directamente del instrumento que se está utilizando. Por ejemplo, para medir la corriente que circula por un circuito podemos utilizar un amperímetro apropiado. La medición directa es la que se realiza con la ayuda de aparatos graduados como los son: la regla, el metro, el calibrador Vernier, entre otros.

Mediciones indirectas Las mediciones indirectas son aquéllas en que el resultado deseado no lo obtenemos directamente de las lecturas realizadas con los instrumentos utilizados, sino que es necesario emplear los datos obtenidos para hallar la cantidad deseada mediante algunos cálculos. Por ejemplo, el valor de una resistencia lo podemos determinar de la siguiente forma: Con un amperímetro medimos la corriente que circula por ella, y con un voltímetro la caída de voltaje entre

sus

terminales

cuando

circula

la

corriente

medida

anteriormente. Con estas dos lecturas podemos calcular la resistencia aplicando la ley de Ohm. Cada vez que haga una medición, es importante tener en cuenta las siguientes reglas o técnicas de medición para obtener resultados óptimos:





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Al hacer mediciones, se debe emplear el instrumento que corresponde a la precisión exigida.



Mirar siempre verticalmente sobre el lugar de lectura (error de paralaje).



Limpiar las superficies del material y el instrumento de medición antes de las mediciones.



Desbarbar la pieza de trabajo antes de la medición.



En mediciones de precisión, prestar atención a la temperatura de referencia tanto en el objeto como en el aparato de medición.



En algunos instrumentos de medición, prestar atención para que la presión de medición sea exacta. No se debe emplear jamás la fuerza.



No hacer mediciones en piezas de trabajo en movimiento o en maquinas en marcha.



Verificar instrumentos de medición regulables repetidas veces respecto a su posición a cero.



Verificar en intervalos periódicos los instrumentos de medición en cuanto a su precisión de medición.

De acuerdo al tipo de técnica de medición 

Metrología geométrica o dimensional



Metrología eléctrica



Metrología química



Metrología fotométrica



Metrología de presión o neumática



Metrología acústica



Metrología de tiempo y frecuencia



Metrología óptica

Y así sucesivamente, según las muchas áreas de la ciencia física.



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2. SISTEMAS Y UNIDADES DE MEDIDA

   (

)

− −  (

)

2.1. CONCEPTO Y CLASIFICACIÓN DE UNIDADES: Para medir cualquier cantidad física, específicamente la magnitud de cualquier cantidad física como por ejemplo la longitud de un objeto, se debe indicar no solo su valor numérico si no también la unidad de medida que puede ser una unidad básica o derivada, con relación a la cual se efectuó dicha medición. Por ejemplo si vamos a medir la longitud de una barra y decimos que tal longitud tiene un valor de 20 (veinte), eso como tal no tiene sentido, ya que se requiere indicar también la unidad de medida o unidad estándar para dicho valor de la longitud. Recordemos que toda cantidad física debe estar definida por un número y una unidad de medida. Con relación a los sistemas de unidades de medida, en la actualidad existen dos tipos de unidades de medida, los cuales son: el sistema

INTERNACIONAL (S.I.) y el sistema INGLES. 2.2.

SISTEMAS INTERNACIONALES: El sistema INTERNACIONAL (S.I.), es el que actualmente tiene mayor vigencia e importancia, porque desde que la COMUNIDAD CIENTÍFICA INTERNACIONAL decidió ajustar las unidades de medición a este sistema, la mayoría de países en el mundo lo han ido implementando de forma masiva y de forma significativa. El sistema Internacional (S.I.), a su vez se encuentra subdividido en términos de las unidades básicas para la longitud, la masa y el



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tiempo, que ya sabemos que son tres de las siete cantidades básicas. Tal subdivicion en el (S.I.) ha generado los siguientes subsistemas: el sistema M.K.S. y el sistema C.G.S.

2.3.

SISTEMA INGLES: El sistema Ingles, como su nombre lo indica fue desarrollado por los ingleses, y ha tenido vigencia en los países de habla inglesa tales como: Gran Bretaña, Estados Unidos, Canadá, Nueva Zelanda, Australia, entre otros, que han sido parte del imperio Ingles. El sistema Ingles aun tiene vigencia, aunque está siendo desplazado cada vez más por el sistema Internacional (S.I.), entonces, el Sistema Internacional es el sistema principal de unidades de medición en el mundo. Pero como este sistema Ingles es utilizado por potencias mundiales, es un sistema que aun debe ser considerado dentro del estudio de las unidades de medición.

SISTEMAS DE UNIDADES DE MEDIDA

SISTEMA INTERNACIONAL (S.I.) M.K.S

C.G.S

- Metro

- centimetro

- Kilogramo

- gramo

- segundo

- segundo

SISTEMA INGLES


2.4.


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TABLA DE EQUIVALENCIAS Y CONVERSIONES:

UNIDADES BÁSICAS DEL S.I. PARA LAS CANTIDADES FÍSICAS BÁSICAS

Cantidades Básicas

Unidades Básicas

Símbolo

M.K.S.

C.G.S.

M.K.S.

C.G.S.

Metro

Centímetro

m

cm

2.Masa

Kilogramo

Gramo

Kg

g

3.Tiempo

Segundo

Segundo

s

s

4.Energia Eléctrica

Amperio

Amperio

A

A

Grado Kelvin

Grado Centígrado

K

ºC

mol

mol

mol

mol

candela

candela

cd

cd

1. Longitud

5.Temperatura 6.Cantidad de Sustancia 7.Intencidad Luminosa

UNIDADES BÁSICAS DEL SISTEMA INGLES PARA LAS CANTIDADES BÁSICAS

CANTIDAD B SICA 1.Longitud 2.Masa 3. Tiempo

UNIDAD B SICA

SIMBOLO

Pies, pulgadas, millas

ft, in, mi

Libra-masa, slug

lb-m, slug

Segundo

s

Graddos Fahrenheit

ºF

mol

mol

4.Energia Eléctrica 5.Temperatura 6.Cantidad de Sustancia 7.Intencidad Luminosa



UNIDADES DERIVADAS

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3. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

3.1. CONCEPTO DE PRECISIÓN, EXACTITUD Y ERRORES DE MEDICIÓN.Medir es COMPRAR un objeto o magnitud, con otro de REFERENCIA. MEDICIÓN.- Es el conjunto de operaciones que tiene por objeto determinar el valor de una magnitud. UNIDADES

0.001 mm Milésimas/ micrones/ micras Centésimas Decimas Milímetro

EXACTITUD.- Se refiere a que tan cerca del valor real se encuentra el valor medido. Se define así a la proximidad entre el valor medido y el valor verdadero de una magnitud a medir. La “exactitud en la medida” no es una magnitud y no se expresa

numéricamente. Se dice que una medición es más exacta cuanto más pequeño es el error de la medición.

PRECISIÓN.- Es la proximidad entre las indicaciones de los valores medidos obtenidos en mediciones repetidas de un mismo objeto, bajo condiciones especificadas. La precisión se puede expresar numéricamente mediante medidas de dispersión tales como desviación típica, variancia o el coeficiente de variación bajo las condiciones especificadas. La precisión, se utiliza para definir a la repetitividad de medida. Se refiere a la dispersión del conjunto de valores obtenidos de mediciones repetidas de una magnitud. Cuanto menor es la dispersión, mayor será la precisión.



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ERRORES DE MEDICIÓN.Error.- Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, aun cuan do las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo método y el mismo ambiente. 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.

CLASIFICACIÓN DE LOS ERRORES DE MEDICIÓN.Error Accidental.- Aquellos que se producen debido a un error por causas cualesquiera y que no tienen porque repetirse. Error Sistemático.- Se debe a una mala realización de las medidas que se repite siempre. Error Absoluto.- Desviación entre el valor medio y el valor real. Tiene las mismas unidades que la magnitud medida. Error Relativo.- Cociente entre el error absoluto y el valor real. Es adimencional. Nos da una idea más exacta de la precisión a la hora de comparar dos o más medidas. CLASIFICACIÓN DE LOS ERRORES DE ACUERDO A SU CAUSA DE ORIGEN Incertidumbre: Es el valor máximo – el valor mínimo Error Absoluto: Valor leído – Valor convencionalmente verdadero. Error Relativo: es lo mismo que error absoluto. Error instrumental: puede determinarse mediante calibración. Error de operador : Falta de agudeza visual descuido, cansancio, alteraciones emocionales, etc. Error por uso de instrumentos no calibrados : Instrumentos no calibrados o cuya fecha de calibración esté vencida. Error por la fuerza ejercida : Puede provocar deformaciones en la pieza por medir, el instrumento o ambos. Error por instrumento inadecuado: Es necesario determinar cuál es el instrumento más adecuado para la aplicación de que se trate.



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Error por punto de apoyo : Instrumentos de gran longitud. Error por sujeción del instrumento : distancia muy grande de soporte. Error por distorsión : gran parte de la inexactitud que causa distorsión. Error de paralaje: Posición incorrecta del operador con respecto a la graduada del instrumento de medición. Error de posición: Colocación incorrecta de las caras de medición de los instrumentos. Error por desgaste: los instrumentos son susceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso. Error por condiciones Ambientales: entre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se hace la medición; entre las principales destacan la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias electromagnéticas.

3.2. CALIBRADOR VERNIER.-



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USO DEL CALIBRADOR O PIE DE REY

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MEDICIÓN CON EL PIE DE REY

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¿Cuáles de las siguientes mediciones son buenas y cuáles no? Medición 1

(

) Correcta

(

Medición 2

) Incorrecta

(

Medición 3

(

) Correcta

(

) Correcta

(

(

) Incorrecta

Medición 4

) Incorrecta

(

) Correcta

Medición 5

(

) Correcta

(

) Incorrecta

Medición 6

) Incorrecta

(

) Correcta

(

) Incorrecta



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Ejercicio Existen diferentes tipos de calibres que se utilizan para mediciones exteriores, para mediciones interiores y para mediciones de profundidad o altura. Generalmente, las tres utilidades suelen estar incluidas en un solo instrumento como el que se muestra en la siguiente figura:

Las siguientes ilustraciones muestran los tipos de medición mencionados en el punto anterior. Relaciona cada una de las figuras con la medición que representan.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

a.

Medición de exteriores

a.


a.


b.

Medición de altura

b.

Medición de altura

b.

Medición de altura

c.

Medición de interiores

c.


c.


d.

Medición de espesores

d.


d.


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