Metrología Óptica e Instrumentación Básica
Asignatura: Metrología y Normalización. Nombre del Tema: Metrología Metrolo gía Óptica e Instrumentación Básica.
Índice (Contenido).
Introducción a la óptica………………………………………………… óptica………………………………………………………………… ……………… Óptica geométrica………………………… geométrica…………………………………………………… …………………………………………… ………………… Óptica física………………………………………………… física…………………………………………………………………………… ………………………….. .. Diferencia, ventajas y desventajas de instrumentos analógicos y digitales……... Instrumentos ópticos………………………… ópticos……………………………………………………… ………………………………………… …………… Instrumentos mecánicos…………………………… mecánicos………………………………………………………… …………………………………. ……. Medidores de presión……………………………… presión…………………………………………………………… ………………………………….. …….. Medidores de torsión……………………………… torsión………………………………………………………… …………………………………... ………... Medidores de esfueros e sfueros mecánicos………………………………………………….. mecánicos………………………………………………….. Medidores de durea……………………………………… durea………………………………………………………………… …………………………... ... Instrumentos de medición por coordenadas !", #, #, $%……………………… $%………………………
Introducción a la óptica.
a parte de la !ísica "ue estudia la luz recibe el nombre de óptica. a luz estaba considerada# $asta la mitad del siglo %&II como una corriente de corp'sculos. (uygens !ue el primero en a)rmar "ue la luz era una onda: suponía "ue era un mo*imiento ondulatorio de tipo mecánico +como el sonido, "ue se propaga en un supuesto medio elástico "ue llena todo y "ue se conocía con el nombre de -ter. l $ec$o real es "ue la luz parecía parecía presentar presentar corpus corpuscul cular ares es
al
tiempo tiempo
"ue
característ características icas
ondula ondulator torias ias.. Ma/0e Ma/0ell# ll# en 1234# 1234#
contribuyó decisi*amente la teoría ondulatoria demostrando "ue la luz no era otra cosa "ue una onda electromagn-tica. electromagn-tica. a óptica es la ciencia de controlar la luz. a luz es parte de un tipo de energía llamada 5radiación electromagn-tica6 +M,. a luz es la parte de las ondas M "ue podemos *er y !orma los colores del arcoíris. (ablando más !ormal# la óptica es el campo de la ciencia y la ingeniería "ue comprende los !enómenos !ísicos y tecnologías asociadas con la generación# transmisión# manipulación# uso y detección de la luz. a luz +*ia7a a 488 888 9mseg, es una onda electromagn-tica# esto signi)ca "ue es una combinación de una onda el-ctrica y una onda magn-tica +y una onda electromagn-tica electromagn-tica *ia7a a la *elocidad de la luz,.
l estudio de la óptica se puede di*idir en tres partes: 1. Óptica geométrica. ;tiliza el m-todo de los rayos luminosos. <. Óptica física. Trata la luz considerada como un mo*imiento ondulatorio. 4. Óptica cuántica. =e re)ere re)ere a las interacciones entre luz y las partículas atómicas.
Existen tres formas de controlar la luz: 1. Blo"ueándola con algo. <. >e?e7ándola +conocido como re?e/ión,. re?e/ión,. 4. @oblándola# es decir# la luz cambia su dirección pasando de un medio transparente a otro de di!erente densidad# como aire o agua +conocido como re!racción,. ara nosotros los seres $umanos es muy importante controlar la luz# ya "ue los usos "ue le $emos dado son tan *ariados# como:
entes de contacto otocopiadoras Microscopios y lupas royectores >eproductores de cd >ayos % aser +uz Ampli)cada por !ecto de >adiación stimulada,
Cabe mencionar "ue este 'ltimo se utiliza en la industria con )nes de medición# cortar# soldar# etc.
;tilización del laser.
Óptica geométrica a ópti ptica
geom geom-t -tri ricca !or !orma
part arte
de las ley leyes
!eno !enom menol nológi ógica cass
de =nell d =nell de e la re?e re?e/ió /ión n y la re!racción. re!racción. A partir de ellas# basta $acer geometría con los rayos luminosos para luminosos para la obtención de las !órmulas "ue corresponden a los espe7os# espe7os# dioptrio y dioptrio y lentes # lentes # obteniendo así las leyes "ue gobiernan los instrumentos ópticos a "ue estamos acostumbrados. a óptica óptica geom-tric geom-trica a es el rayo luminoso# luminoso# "ue# como *eremos# *eremos# da solo una descripción apro/imada apro/imada del camino "ue la la luz sigue en el espacio# pero para muc$os )nes prácticos esa apro/imación apro/imación es su)ciente. =iendo =iendo un rayo luminoso luminoso un concepto concepto geom-trico geom-trico..
No se puede
reproducir en en un laboratorio# pero pero $acemos uso de una !uente de rayo paralelo y# limitado de esta porción# de tal manera "ue se de7e pasar un $az cilíndrico de luz# luz#
se pueden reproducir casi todos
los resultados teóricos con una apro/imación. apro/imación.
l uso de un rayo luminosoD es una apro/imación del comportamiento "ue "ue co corrresp respon onde de a las las ondas electrom electromagn-t agn-ticas icas +la +la luz, luz, cuan cuando do los ob7etos in*olucrados son de tamaEo muc$o mayor "ue la longitud de onda usada adaD
ello
permite
despr spreciar
los
e!ectos
deri*ados
de
la di!racción# di!racción# comportamiento ligado a la naturaleza ondulatoria de la luz. sta apro/imación es llamada de la i9onal y i9onal y permite deri*ar la óptica geom-trica a partir de algunas de las ecuaciones de Ma/0ell. n la óptica geom-trica# la luz se propaga como una línea recta a una *elocidad apro/imada *elocidad apro/imada de 4F182 msG1. a naturaleza ondulatoria de la luz puede ser despreciada debido a "ue a"uí la luz es como un c$orro lineal de partículas "ue pueden colisionar y# colisionar y# dependiendo del medio# se puede conocer cuál es su camino a seguir. Hstos rayos pueden ser absorbidos# re?e7ados o des*iados siguiendo las leyes de la mecánica.
Esta óptica menciona: Las Leyes de reexión. =e llama re?e/ión al rec$azo "ue e/perimenta la luz cuando incide sobre una determinada super)cie. Toda super)cie "ue tenga la propiedad de rec$ rec$az azar ar la luz luz "ue "ue inci incide de en ella ella se llam llama a supe super) r)ci cie e re?e re?ect ctor oraD aD lo contrario de una super)cie re?ectora es una super)cie absorbenteD estas super)cies capturan la luz "ue incide sobre ellas trans!ormándola en otras !ormas de energía# generalmente energía calorí)ca. a re?e/ión se produce de acuerdo con ciertas leyes "ue llamamos leyes de la re?e/ión. ara enunciarlas# $aremos uso de los conceptos de rayo incide incidente nte## normal normal## rayo rayo re?e7 re?e7ado ado## ángulo ángulo de incide incidenci ncia a y ángulo ángulo de re?e/ión.
;n e7emplo claro son los espe7os.
Las leyes de la refracción. 1. l rayo incident incidente# e# la normal normal y el rayo re!ractad re!ractado o están en el mismo mismo plano. <. l seno del del ángulo de incide incidencia ncia di*idido di*idido por el seno seno del ángulo ángulo de re!racción es es una constante para cada medio y se llama índice de re!racción.
eexión total. Como se $a dic$o# la luz# al pasar de un medio de menor re!ringencia a otro más re!ringente# su!re una des*iación acercándose a la normal. ;sando el principio de re*ersibilidad de los caminos ópticos# es !ácil darse cuenta de "ue si la luz pasa de un medio más re!ringente a otro menos re!ringente se des*ía ale7ándose de la normal.
Óptica Física a óptica !ísica es la rama de la óptica "ue toma la luz como una onda y e/plica algunos !enómenos "ue no se podrían e/plicar tomando la luz como un rayo. stos !enómenos son: •
@i!racción: es la capacidad de las ondas para cambiar la dirección alre alrede dedor dor de obst obstác ácul ulos os en su tray trayec ecto tori ria# a# es esto to se debe debe a la propiedad "ue tienen las ondas de generar nue*os !rentes de
•
onda. olarización: olarización: es la propiedad por la cual uno o más de los m'ltiples planos en "ue *ibran las ondas de luz se )ltra impidiendo su paso. sto produce e!ectos como eliminación de brillos.
=i no considerásemos la luz como una onda electromagn-tica# nos sería imposible e/plicar los !enómenos de inter!erencia# dispersión# di!racción y la polarización de la luz. a parte de la Óptica "ue estudia estos !enómenos se denomina Óptica ísica. =i rec ecor ordam damos os las las onda ondass me mecá cáni nica cas# s# ad*e ad*ert rtir irem emos os "ue "ue una una de las las cond co ndic icio ione ness !und !undam amen ental tales es para para "ue "ue se prod produz uzca ca un diag diagram rama a de inter!erencias es "ue las !uentes de donde proceden las ondas sean co$erentes# esto es# "ue emitan en !ase o "ue su di!erencia de !ase sea cons co nsta tant nteD eD de no oc ocur urri rirr es esto to## las las líne líneas as nodal nodales es del del diag diagra rama ma se desplazarían continuamente y no llegaría a obser*arse el diagrama# ya "ue el o7o $umano es incapaz de seguir estas ?uctuaciones.
!iferencia" #enta$as % !es&enta$as !e Instrumentos Instrumentos 'nalógicos % !igitales
Instrumentos 'nalógicos. l t-rmino: Analógico =e re)ere a las magnitudes o *alores "ue *arían con el tiempo en !orma continua como la distancia y la temperatura# la *elocidad *elocidad## "ue podrían *ariar muy lento o muy rápido como un sistema sistema de audio.
n la *ida cotidiana el tiempo se representa en !orma analógica por relo7es +de agu7as,# y en !orma discreta +digital, por displays digitales .n la tecnología analógica es muy di!ícil almacenar# manipular# comparar# calcular y recuperar in!ormación con e/actitud cuando esta $a sido guar guarda dada# da# en ca camb mbio io en la tecn tecnol ologí ogía a digi digita tall +com +compu puta tado doras ras## por por e7emplo,# se pueden $acer tareas muy rápidamente# muy e/actas# muy precisas y sin detenerse. a electrónica moderna usa electrónica digital para realizar muc$as !unciones "ue antes desempeEaba la electrónica analógica.
#enta$as a, Ba7o Ba7o Cos Costo to.. b, n algunos algunos casos no re"uieren re"uieren de energía energía de aliment alimentación ación.. c, No re"uier re"uieren en gran gran so)sticaci so)sticación. ón. d, d,
resent resentan an con !acilidad !acilidad las *ariacione *ariacioness cualitati* cualitati*as as de los
paráme parámetr tros os para para *isua *isualiz lizar ar rápidam rápidament ente e si el *alor *alor aument aumenta a o disminuye. e, s sencillo sencillo adaptarlos adaptarlos a di!erente di!erentess tipos de escalas escalas no lineales. lineales.
!es&enta$as a, Tiene Tienen n poca poca resol resoluci ución# ón# típicame típicamente nte no propor proporcio cionan nan más de 4 ci!ras. b, l error error de parala7e parala7e limita limita la e/actitud e/actitud a 8.JK a plena plena escala en el me7or de los casos. c, as lecturas lecturas se presentan presentan a errores errores gra*es gra*es cuando el instrumen instrumento to tiene *arias escalas. d, a rapidez rapidez de lectura es ba7a# ba7a# típicamente típicamente 1 lectura lectura segundo. segundo. e, No pueden emplears emplearse e como parte de un sistema sistema de procesam procesamiento iento de datos de tipo digital.
Instrumentos !igitales. l t-rmino: @igital =e re)ere a cantidades discretas como la cantidad de personas en una sala# cantidad de libros en una biblioteca# cantidad de autos en una zona de estacionamiento# cantidad de productos en un supermercado# supermercado# etc.
#enta$as a, Tiene ienen n alta alta resol resoluc ució ión n alca alcanz nzan ando do en algu alguno noss ca caso soss má máss de L ci!ras ci!ras en lecturas lecturas de !recuenci !recuencia a y una e/actitud e/actitud de 8.88
b, No están están su7etos su7etos al err error or de parala7e parala7e.. c, ueden ueden eliminar eliminar la posibilid posibilidad ad de errores errores por con!usión con!usión de escalas. escalas. d, Tienen una rapidez de lectura "ue puede puede superar las 1888 lecturas lecturas por segundo. e, uede uede entregar entregar in!ormación in!ormación digital para procesamien procesamiento to inmediato inmediato en computadora.
!es&enta$as a, l cos costo to es ele* ele*ado ado.. b, =on comple7os comple7os en su constru construcción cción.. c, as escalas escalas no lineales lineales son di!ícil di!íciles es de introduci introducirr. d, n todos los los casos re"uier re"uieren en de !uente !uente de alimentaci alimentación. ón.
@e las *enta7as y des*enta7as anteriores puede obser*arse "ue para cada ca da apli aplica caci ción ón $ay $ay "ue "ue e*al e*alua uarr en !unc !unció ión n de las las nece necesi sida dade dess especí)cas# cual tipo de instrumentos es el más adecuado# con esto se en!atiza "ue no siempre el instrumento digital es el más adecuado siendo en algunos casos contraproducente el uso del mismo. os instrumentos digitales tienden a dar la impresión de ser muy e/actos por su indicación concreta y sin ambigedades# pero no $ay "ue ol*idar
"ue si su calibración es de)ciente# su e/actitud puede ser tanta o más mala "ue la de un instrumento analógico.
Instrumentos ópticos. ara nosotros los seres $umanos es muy importante controlar la luz# ya "ue los usos "ue le $emos dado son tan *ariados# como:
entes de contacto
otocopiadoras
Microscopios y lupas
royectores
>eproductores de cd
>ayos %
aser +uz Ampli)cada por !ecto de >adiación stimulada,
Otros instrumentos ópticos son:
entes de aumento Telescopio Telescopio Cámara !otográ)ca
a ?e/ibilidad es el tema cla*e en la tecnología de multisensores. a ?e/ibilidad en el mundo de la metrología signi)ca tener la libertad de eleg elegir ir entr entre e me medi dici ción ón por por co cont ntac acto to y me medi dici ción ón ópti óptica ca## co con n só sólo lo un sistema de medición. or lo tanto# un 'nico sistema es su)ciente para la medición por contacto y la medición óptica de todas las características de inspección en una pieza de traba7o. ara la medición de materiales sensibles al tacto# la solución ideal son los sistemas de medición óptica. stos sistemas miden de !orma no destructi*a y con precisión. Pracias al *ersátil rango de sistemas de medición ópticos disponemos de la solución correcta para cada tarea de medición.
Espe$o: @ispositi*o óptico# generalmente de *idrio# con una super)cie lisa y pulida# "ue !orma imágenes mediante la re?e/ión de los rayos de luz. Además de su uso $abitual en el $ogar# los espe7os se emplean en aparatos cientí)cosD por e7emplo# son componentes importantes de los microscopios y los telescopios.
(risma )Óptica*: Blo"ue de *idrio u otro material transparente "ue tiene la misma sección trans*ersal +generalmente un triángulo, en toda su longitud. os dos tipos de prisma más !recuentes tienen secciones trans*ersales triangulares con ángulos de Q8 o de RJS. os prismas tienen di*ersos e!ectos sobre la luz "ue pasa a tra*-s de ellos. Cuando se dirige un rayo de luz $acia un prisma# sus componentes de distin distintos tos colore coloress son re!rac re!ractad tados os +des*i +des*iado ados, s, en di!er di!erent ente e medida medida al
pasar a tra*-s de cada super)cie# con lo "ue se produce una banda coloreada de luz denominada espectro.
+i,ra Óptica: ibra o *arilla de *idrio u otro material transparente con un índice de re!racción alto "ue se emplea para transmitir luz. Cuando la luz entra por uno de los e/tremos de la )bra# se transmite con muy pocas p-rdidas incluso aun"ue la )bra est- cur*ada. l principio en "ue se basa la transmisión de luz por la )bra es la re?e/ión interna totalD la luz "ue *ia7a por el centro o n'cleo de la )bra incide sobre la super)cie e/terna con un ángulo mayor "ue el ángulo crítico# de !orma "ue toda la luz se re?e7a sin p-rdidas $acia el interior de la )bra. Así# la luz puede transmitirse a larga distancia re?e7ándose miles de *eces.
-icroscopio: Cual"uiera de los distintos tipos de instrumentos "ue se utilizan para obtener una imagen aumentada de ob7etos min'sculos o deta detall lles es muy muy pe"u pe"ueE eEos os de los los mism mismos os.. l tipo tipo de micr microsc oscopi opio o má máss utilizado es el microscopio óptico# "ue se sir*e de la luz *isible para crear una imagen aumentada del ob7eto.
elescopio: s un instrumento óptico empleado para obser*ar ob7etos muy grandes "ue se encuentran a muy le7anas distancias como por e7emplo estrellas# cometas# planetas# entre otros.
/ristal: orción orción $omog$omog-nea nea de materi materia a con una estruc estructur tura a atómi atómica ca ordenada y de)nida y con !orma e/terna limitada por super)cies planas y uni! uni!or orme mess simsim-tri trica came ment nte e disp dispue uest stas. as. o oss cris crista tale less se prod produc ucen en cuando un lí"uido !orma lentamente un sólidoD esta !ormación puede resultar de la congelación de un lí"uido# el depósito de materia disuelta o la condensación directa de un gas en un sólido. os ángulos entre las cara ca rass co corr rres espon pondi dien ente tess de dos dos cris crista tale less de la mism misma a sust sustan anci cia a so son n siempre id-nticos# con independencia del tamaEo o de la di!erencia de !orma super)cial.
Interferómetro: Instrumento "ue emplea la inter!erencia de ondas de luz para la medida ultra precisa de longitudes de onda de la luz misma# de distancias pe"ueEas y de determinados !enómenos ópticos.
Instrumentos -ecánicos =on =on
los instr nstrum umen ento toss de
medi edició ción
"ue "ue
debe deben n se serr mani anipul pulados ados
!ísicamente por el inspector. os dispositi*os mecánicos pueden ser de pasaGno pasa o *ariables. os instrumentos mecánicos cada día son remplazados por electrónica "ue nos permite tener una me7or resolución y e*itan errores de parala7e. =in embargo $oy por $oy constituyen una alternati*a económica en algunos casos.
@ic$o tipo de instrumentos están constituidos por todos a"uellos "ue se *aler de una medición directa a tra*-s de un mecanismo# "ue nos permita tomar la lectura del *alor directamente de dic$o instrumento# tales como: a, Micrómetros b, &ernier c, @urómetros d, Indicadores de carátula e, alpadores !, Tensiómetros
-edidores de presión. oss instru o instrumen mentos tos me mecán cánico icoss utiliz utilizado adoss para para medir medir presi presión# ón# pueden pueden clasi)carse en:
/olumnas de Lí0uido: •
Manómetro de resión Absoluta.
•
Manómetro de Tubo en ;.
•
Manómetro de ozo.
•
Manómetro de Tubo Inclinado.
•
Manómetro Tipo Campana.
Instrumentos Elásticos: •
Tubos Tubos Bourdon.
•
uelles.
•
@ia!ragmas.
Instrumentos electromecánicos y electrónicos os instrumentos electromecánicos y electrónicos utilizados para medir presión pueden clasi)carse en: •
Medidores de s!uerzo +=train Pages,
•
Transductores Transductores de resión resión >esisti*os >esisti*os
•
Transductores Transductores de resión resión Capaciti*os
•
Transductores Transductores de resión resión Magn-ticos
•
Transductores Transductores de resión resión iezoel-ctricos iezoel-ctricos
-anómetro de tu,o de ,ourdon ste medidor de presión tiene una amplia *ariedad de aplicaciones para reali realizar zar me medic dicion iones es de presi presión ón estáti estáticaD caD es barato# barato# consis consisten tente te y se !abrica en diámetros de < pulgadas +J8 mm, en caratula y tienen una e/actitu e/actitud d de $asta 8.1K de la lectura lectura a escala escala plenaD plenaD con !recuencia !recuencia se emplea en el laboratorio como un patrón secundario de presión. ;n manómetro con tubo bourbon en los "ue la sección trans*ersal del tubo es elíptico o rectangular y en !orma de C. Cuando se aplica presión
interna al tubo# este se re?e/iona elástica y proporcionalmente a la presión y esa de!ormación se transmite a la cremallera y de esta al piEón "ue $ace girar a la agu7a indicadora a tra*-s de su e7e. as escalas# e/actitudes y modelos di)eren de acuerdo con el diseEo y aplicación# con lo "ue se busca un a7uste "ue de linealidad optima e $ist-resis mínima.
-anómetro de tu,o a,ierto ;n apar aparat ato o muy co com m'n para para medi edir la pre presión sión manom anom-t -tri rica ca es el manómetro de tubo abierto. l manómetro consiste en un tubo en !orma de ; "ue contiene un lí"uido# "ue generalmente es mercurio. Cuando ambos e/tremos del tubo están abiertos# el mercurio busca su propio ni*el ya "ue se e7erce una atmós!era de presión sobre cada uno de ello ellos. s. Cuan Cuando do uno uno de los los e/tr /trem emos os se co cone nect cta a a una una cá cáma mara ra presurizada# el mercurio se ele*a $asta "ue las presiones se igualan.
1arómetros a presión# por de)nición# es la !uerza aplicada por unidad de super)cie# dando cabida a una gran gama de acciones y e*entos donde se e7erce y es necesario el uso e medidores de presión para e*aluar su magnitud. os medidores de presión más conocidos son los barómetros# ya "ue son utilizados para medir la presión atmos!-rica como un indicador de los cambios climáticos en cual"uier región. o "ue realmente $acen estos baróm barómet etro ross es me medi dirr cual cual es la pres presió ión n e7er e7erci cida da por por el peso peso de la atmo atmos! s!er era a por por unid unidad ad de supe super) r)ci cie# e# depe depend ndie iend ndo o del del sist sistem ema a de medición "ue se utilice.
1arómetro de mercurio ;n barómetro de mercurio ordinario está !ormado por un tubo de *idrio de unos 2J8 mm de altura# cerrado por el e/tremo superior y abierto por el in!erior. Cuando el tubo se llena de mercurio y se coloca el e/tremo abierto en un recipiente lleno del mismo lí"uido# el ni*el del tubo cae
$asta una altura de unos 3Q8 mm por encima del ni*el del recipiente y de7a un *acío casi per!ecto en la parte superior del tubo.
1arómetro 'neroide ;n barómetro más cómodo +y casi tan preciso, es el llamado barómetro aneroide# en el "ue la presión atmos!-rica de!orma la pared elástica de un cilindro en el "ue se $a $ec$o un *acío parcial# lo "ue a su *ez mue*e una agu7a.
a pres presió ión n se de)n de)ne e co como mo !uer !uerza za e7er e7erci cida da so sobr bre e una una supe super) r)ci cie e por por unid unidad ad de área área.. n inge ingeni nier eríía# el t-r t-rmino mino pres presiión se res estr triinge nge generalmente a la !uerza e7ercida por un ?uido por unidad de área de la super)cie "ue lo encierra. @e esta manera# la presión +, de una !uerza +, distribuida sobre un área +A,# se de)ne como:
os medidores de presión son instrumentos de precisión !abricados para medir la presión sanguínea# la presión de lí"uidos y gases en tuberías o tan"ues de almacenamiento y la presión atmos!-rica# a grandes rasgos# teniendo para cada uso di*ersos e"uipos disponibles de acuerdo a las necesidades. @ependiendo de las aplicaciones de los medidores de presión# son las unid unidad ades es dispo disponi nibl bles es para para sus sus resul resulta tado dos# s# adem además ás de "ue "ue algu alguno noss reciben nombres di!erentes dependiendo tambi-n del tipo de presión "ue *an a medir.
&rincipales características de los instrumentos para medir presión.
-edidores de torsión. =e dice "ue una barra esta en torsión cuando esta rígidamente su7eta en uno de sus e/tremos y torcida en el otro e/tremos y torcida en el otro e/tremo por un par mecánico o tor"ue +t+!d,, aplicar en un plano perpendicular al e7e de la barra.
-edidores de Esfuerzos -ecánicos. =e deno denomi mina na dina dinamó móme metr tro o a un inst instru rume mento nto util utiliz izado ado para para me medi dirr !uerzas. l dinamómetro tradicional# in*entado por Isaac Ne0ton# basa
su !uncionamiento en la elongación de un resorte "ue sigue la ley de (oo9e en el rango de medición. Al igual "ue una báscula con muelle elástico# es una balanza de resorte# pero no debe con!undirse con una bala balanz nza a de plat platil illo loss +ins +instr trum umen ento to util utiliz izad ado o para para co comp mpar arar ar ma masas sas,. ,. stos instrumentos constan de un muelle# generalmente contenido en un cilindro "ue a su *ez puede estar introducido en otro cilindro. l disp dispos osit iti* i*o o tien tiene e dos dos ganc$ ganc$os os o anil anilla las# s# uno uno en ca cada da e/tre /tremo mo.. o oss dinamómet dinamómetros ros lle*an marcada marcada una escala# escala# en unidades de !uerza# !uerza# en el cilindro $ueco "ue rodea el muelle. Al colgar pesos o e7ercer una !uerza sobre el ganc$o e/terior# el cursor de ese e/tremo se mue*e sobre la escala e/terior# indicando el *alor de la !uerza. Cual"uier pieza en el planeta# está sometida a es!uerzos "ue e/isten en nuestro entorno. ;n ganc$o en una pared# estará sometido a un tipo de es!uerzo por el tornillo "ue lo aprieta contra la pared# y sometido a otro es!uerzo di!erente la bolsa por el pan duro "ue cuelga de ella. ;n banco de madera su!rirá un tipo de es!uerzo en su estructura al sentarse una persona en -l y otro tipo de es!uerzo en sus patas en contacto con el suelo.
-edidores de !ureza oss me o medid didor ores es de dureza dureza sir sir*e *en n para deter determin minar ar la dureza dureza super) super)cia cial. l. /isten para medir metal# metal# plástico# plástico# goma# goma# te7idos# etc. os medidores de dureza muestran la dureza en >oc90ell B# >oc90ell C# &ic9ers (&# Brinell (B# (B# =$or =$ore# e# (=# (=# ee eeb b ( o en una una unid unidad ad de dur dureza eza @IN @IN I=O I=O. sto stoss medidores de dureza son especialmente apreciados en los ámbitos de
prod produc ucci ción ón## de co cont ntro roll de ca cali lidad dad y de se ser* r*ic icio io t-cn t-cnic ico o grac gracia iass a su mo*ilidad.
(rincipio l principio de las mediciones de la dureza de los materiales es siempre el mismo. =ólo e/iste la distinción entre el procedimiento estático y dinámico de la me medic dición ión de durez dureza a +e/pl +e/plica icació ción n de ambos ambos proce procedim dimien ientos tos para para realizar la medición de la dureza,. Con los medidores de dureza para materiales metálicos se puede comprobar de un modo rápido y preciso la durez dureza a super) super)cia ciall del acero# acero# $ierro !undi !undido do## el ac acer ero o de $err $erram amie ient ntas# as# acero noble# aleaciones de aluminio# aluminio# cobre y cobre y bronce. bronce. (ay otros aparatos "ue sir*en para determinar la dureza =$ore de la goma# los plásticos o los te7idos.
23ore a dureza =$ore es un *alor característico del material de traba7o para elastómeros y plásticos. os medidores de dureza =$ore para goma y materiales de traba7o similares están compuestos de un lápiz cargado por resorte# cuya elasticidad cuando penetra en la prueba sir*e como medida para la dureza =$ore correspondiente# "ue se indica en una escala de 8 =$ore +<#J milímetros de penetración, $asta 188 =$ore +8 milímetros de penetración,.
1rinell a medición de dureza desarrollada por Brinell suele usarse para metales blandos y de dureza media# acero de construcción no aleado o aleaciones de aluminio# aluminio# para para mader adera a y ma mate teri rial ales es de trab traba7 a7o o con estru strucctura turass irre irregul gular ares es## co como mo p.e. p.e. $ier $ierro ro !undi !undido do.. ara ara ello ello se pres presio iona na una una bola bola
de acero o de me meta tall dur duro co con n una una !uer !uerza za de me medi dici ción ón de)n de)nid ida a en la super)cie del material de traba7o.
#ic4ers =u nombre lo recibe de la constructora británica de a*iones &ic9ers. =e mide materiales de traba7o duros# pero tambi-n se mide la dureza en materiales de pared delgada o endurecidos super)cialmente y en zonas marginales. A di!erencia de la medición de dureza >oc90ell se presiona una pirámide de diamante e"uilátera con un ángulo de apertura de 14QS con una !uerza de medición de)nida en el material de traba7o.
oc45ell a dur dureza eza >oc oc90 90el elll (> (>C C de un mater ateria iall de trab traba7 a7o o se de)n de)ne e por por la pro!undidad de penetración de una probeta de ensayo de diamante con !orma !orma cónica. cónica. Con una !uerza !uerza de medición de)nida de)nida se precarga precarga este cono con un ángulo de punto de 1<8S en la super)cie del material de traba7o. a pro!undidad
alcanzada ada
por
el
penetrado ador
sir*e
como
plano ano
de
comp co mpara araci ción ón.. A co cont ntin inua uaci ción ón se pres presio iona na el pene penetr trado adorr co con n la ca carg rga a principal durante un má/imo de seis segundos.
Instrumentos de medición por coordenadas )x" y" z* =on instrumentos de medición con los cuales se pueden medir características geom-tricas tridimensionales de ob7etos en general# !orma simple o comple7a. stos instrumentos sir*en para realizar mediciones dimensionales dimensionales y de des*iaciones de la regularidad geom-trica.
@e)nición os instrumentos de medición por coordenadas utilizan principalmente la e/tracción de la geometría de piezas "ue se $ace mediante: punto# línea# plano# círculo# cilindro# cono# es!era y toroideD y con estos elementos puede $acerse la medición completa de una pieza. as MMC cuentan con un sistema mediante el cual $acen contacto sobre las piezas a medir# "ue es llamado sistema de palpación# cada *ez "ue el sistema de palpación $ace contacto sobre la pieza a medir +mensurando,# se ad"uiere un dato de medición +%#U#V,# +%#U#V,# "ue puede ser procesado en un so!t0are so!t0are "ue está almacenado en un ordenador. uncionamiento @ado "ue la !abricación de una má"uina re"uiere tantos planos como elementos e/istan# la clara descripción de la geometría de la pieza se torna de gran importancia. ara ello e/isten normas normas +I=OG 1181 y AN=UA=M y 1R.JM, dedicadas a e/plicar los símbolos mediante los cuales se establecen las tolerancias de !abricación de las partes de cual"uier má"uina "ue deba ser manu!acturada. stos símbolos son el lengua7e com'n de los planos de !ábrica.
