HOMAR ALIRIO LOPEZ METROLOGIA EN EL TALLER

HOMAR ALIRIO LOPEZ
METROLOGIA EN EL TALLER METALMECANICO
INTRODUCCION
En el mundo actual, y en todas las industrias que lo componen, siempre existirá la necesidad de
medir, medir una magnitud, una variable, un indicador, un historial, etc., las personas en sus
diferentes profesiones tienen un mundo de herramientas y dispositivos que emplean a diario en sus
labores, el médico tiene medidores de frecuencia cardiaca, de presión arterial, de masa
convencional entre otros, los ingenieros Químicos utilizan pipetas, probetas, vasos precipitados,
erlenmeyers. Los ingenieros electrónicos utilizan voltímetros, amperímetros, osciloscopios. Los
ingenieros Mecánicos usan Pie de Rey, Micrómetros, Deformímetros, Cintas Métricas, Reglas
graduadas entre otros.
Estos instrumentos sirven para hacer mediciones básicas puntuales, y el buen resultado en sus
indicaciones depende de la calidad del instrumento, su trazabilidad y la agilidad y destreza con la
que es operado, Por ejemplo, la precisión obtenida con un Pie de Rey o Micrómetro, depende de la
cantidad de presión aplicada al elemento de medición. De este modo, los trabajadores a través del
entrenamiento y la experiencia adquieren el sentido del tacto necesario para aplicarlo
apropiadamente a las herramientas.
En el campo metalmecánico, las mediciones que se hacen son en un ± 80% dimensionales,
longitudes, dimensiones de una pieza, mediciones de trazos, ajuste de alturas, espesores de
materiales, dentados etc., es por esto que los instrumentos de mediciones en longitud juegan un
papel sumamente importante dentro de la productividad del sector, y ayudan en oportunidades de
mejora en procesos que así lo requieran, lo que no se mide no se puede mejorar. Por esto es
importante la metrología. En cada laboratorio, taller, y línea de producción.
Para nuestros lectores de Metal actual, es importante que dentro sus conocimientos técnicos, se
contemple la importancia, el cuidado, las diferentes recomendaciones de uso y almacenamiento,
así como los programas de control metrológico de los instrumentos para cumplir no solo con la
normatividad vigente, sino también con los estándares de calidad que cada proceso requiere para
con sus clientes, y así obtener el mayor provecho, reconocimiento, ahorro y productividad en su
empresa.
METROLOGIA DIMENSIONAL
Página
1
HOMAR ALIRIO LOPEZ
METROLOGIA DIMENSIONAL – LONGITUDES
En el campo de la Metrología Dimensional, existen diferentes tipos de instrumentos de medición
que pueden ser clasificados de la siguiente manera:
Con trazos o
Divisiones
Medida
Directa
Lineal
Con tornillo
Micrométrico
- Todo tipo de Micrómetros
- Cabezas Micrométricas
Con dimensión
Fija
- Bloques Patrón
- Calibradores de Espesores
- Calibradores Límite (pasa-no-pasa)
Comparativa
Medida
Indirecta
Relativa
Medida
Directa
Angular
Medida
Indirecta
- Cinta Métrica
- Regla Graduada
- Todo tipo de Pie de Rey Y medidores
de altura con escala vernier
Con trazos
o divisiones
- Comparadores mecánicos
- Comparadores Ópticos
- Comparadores neumáticos
- Comparadores electromecánicos
- Maquina de medición de redondez
- Niveles
- Transportador simple
- Goniómetro
- Escuadra de Combinación
Con dimensión
fija
- Reglas ópticas
Trigonometría
- Falsas escuadras
En todo taller nunca podrán faltar estos instrumentos, los más comunes y que todos conocemos
son tal vez el Pie de Rey y el Micrómetro, pero en el mundo de las mediciones, los adelantos en
ingenio y tecnología, trae consigo nuevos instrumentos, nuevas mejoras para hacer cada día más
fácil, fiel, exacto y preciso el arte de medir.
Bien, miremos ahora cuáles son esos instrumentos, novedosos y de gran utilidad dentro de las
actividades de fabricación y control en manufactura mecánica, conozcamos su funcionamiento, sus
cuidados y aprendamos a seleccionar que instrumento se es el mejor de acuerdo a las
necesidades de la medición.
METROLOGIA DIMENSIONAL
Página
2
HOMAR ALIRIO LOPEZ
DEFORMIEMTRO O COMPARADOR DE CARATULA
Cuando se requiere hacer mediciones de piezas en movimiento para verificar o rectificar su forma o
contorno como sucedería en un torno o con los pistones de un motor, se requiere un instrumento
que permita interactuar con la maquina en funcionamiento para efectuar la medición, en estos
casos el Deformímetro es el más indicado.
Comúnmente llamado Reloj comparador o simplemente comparador, el Deformímetro es un
instrumento de medición que transforma movimientos lineales de un husillo móvil, en movimientos
circulares de un puntero sobre una escala circular, recibe su nombre por ser medidor de
deformaciones en piezas cilíndricas en movimiento y es muy utilizado en talleres donde se ajustan
motores de todo tipo.
Figura 1, Clases de Deformímetros, tomado de Catalogo 32 Starrett, páginas 118, 134 y 155
El Deformímetro es un instrumento que a lo largo de su trayectoria, se ha sabido adaptar a
diferentes monturas o propósitos que en conjunto forman otro instrumento de medición a base de
este, permitiendo más comodidad y agilidad en mediciones especiales. Medir el grosor de una
lámina, las dimensiones de un cubo pequeño o el diámetro de una varilla por ejemplo, sería una
tarea que con un Pie de Rey tardaría mas y seria poco cómodo para el operario, es por esto que
los fabricantes han diseñado una montura fija para el Deformímetro convirtiéndolo así en el
denominado Medidor de Espesores, instrumento rápido y fácil de utilizar con una gran precisión
que no puede faltar en cualquier banco donde se tengan piezas pequeñas, en general menores a
10 mm.
Figura 2. Medidor de espesores Análogo. Tomado de
http://www.oxgasa.com/index.php?page=shop.product_d
etails&flypage=garden_flypage.tpl&product_id=202&cate
gory_id=236&option=com_virtuemart&Itemid=68
METROLOGIA DIMENSIONAL
Figura 3. Uso del Medidor de espesores, tomado de
http://anayco.net/productos.php?subcategoryID=21
Página
3
HOMAR ALIRIO LOPEZ
MEDIDORES DE INTERIORES
En sentido contrario, si es preciso medir diámetros internos o conjuntos de diámetros, existen dos
instrumentos para tal fin, el primero un medidor de interiores para diámetros pequeños y el
segundo para diámetros mas grandes utilizando extensiones para tal propósito. El medidor con
carátula para Diámetros pequeños se usa solamente como un instrumento de comparación y debe
utilizarse junto con anillo de fijación o un micrómetro. El medidor usa un resorte que da a la punta
de contacto una presión de medición constante.
Figura 4. Medidor de interiores digital para diámetros
pequeños, tomado de Catalogo Mitutoyo Pagina F-54.
Figura 5. Medidor de interiores análogo para diámetros
grades, tomado de Catalogo Mitutoyo Pagina C-21.
RELOJ PALPADOR
Durante la fabricación de piezas cilíndricas, o superficies perfectamente planas, el control de
calidad debe ser muy estricto en la detección de deformaciones sobre las piezas, en este caso
entramos a contar con el Deformímetro Palpador, comúnmente llamado reloj Palpador, un
Deformímetro de alta precisión al tener corto recorrido, dotado de una punta palpable excualizable
que mide en ambas direcciones proporcionando comodidad y mejor exactitud que la alcanzada con
un Deformímetro común sobre una base magnética.
Figura 6. Deformímetro sobre base magnética ajustando
pistones de motor, tomado de
http://mmotoresdieselpopayan.blogspot.com/2010/08/uso
s-del-comparador-de-caratula.html
METROLOGIA DIMENSIONAL
Figura 7. Deformímetro Palpador rectificando en
fresadora, tomado de
http://foro.metalaficion.com/index.php?topic=2896.0
Página
4
HOMAR ALIRIO LOPEZ
El Deformímetro como lo podemos apreciar, tiene grandes aplicaciones en nuestro taller, al ser un
instrumento lineal, perfecto para trabajar con calidad en los tornos, fresadoras, Motores,
proyectores de perfiles, maquinas de combustión interna etc.
Al ser tan útil, preciso y exacto, este instrumento debe ser tratado con suma precaución y cuidado,
para no correr el riesgo de dañarlo, pues es común en ellos cometer el error de sobrepasar su
rango máximo de medida, lo que ocasiona daños en los engranajes internos, cremallera y vástago,
comprometiendo su funcionalidad, el vástago debe estar siempre limpio y no lubricarlo cuando no
se desplace con suavidad, pues los aceites y lubricantes funcionan como trampas de polvo y
suciedad que terminar dañando los engranajes, si el desplazamiento no es suave, puede que el
vástago se halla forzado provocando una deformación en el (concavidad leve), que impide su
perfecto recorrido entre el pie de apoyo, si esto sucede, el instrumento debe ser remitido al taller de
mantenimiento y reparación de instrumentos en Longitud para su respectiva reparación y
Calibración, si se continua su uso en esa condiciones, el problema puede aumentar ocasionando
incluso la pérdida total del instrumento.
MICROMETROS PARA INTERIORES DE DOS Y TRES CONTACTOS
De la mano con las mediciones de interiores ofrecidas por el Deformímetro, si de mayor precisión
se trata como por ejemplo en cilindros o interiores lineales, el Micrómetro para interiores es el más
indicado. Todos conocemos un micrómetro en lo posible, el comúnmente con forma de arco para
medir exteriores en piezas, veamos ahora el sentido contrario, midiendo interiores.
Micrómetro, tornillo micrométrico o Palmer: es un instrumento que sirve para medir con alta
precisión (del orden de un micrómetro), el interior de un objeto. Para ello cuenta con 2 o 3 puntas
que se alejan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una
escala.
Figura 8. Micrómetro para interiores de dos contactos,
tomado de
http://wwwalegriadiesel.blogspot.com/2010/04/elmicrometro-de-interiores-suele-tener.html
Figura 9. Micrómetro para interiores de dos contactos
tipo Pie de Rey, tomado de
http://www.traverstool.com.mx/fowler/57-003-224.html
El micrómetro de interiores suele tener un campo de medida de 25 mm aunque existen
micrómetros de medidas superiores a 1 metro. La resolución de los micrómetros de exteriores
suele ser de 0,01mm aunque resoluciones de 0,005 ó 0,002 mm están disponibles de manera
apreciativa por el usuario. Estos instrumentos de medida suelen ser instrumentos muy utilizados en
las mediciones industriales ya que su relación precio y calidad metrológica suele ser muy buena.
Estos dos instrumentos son muy útiles a la hora de medir interiores en piezas planas, el tipo Pie de
Rey brinda gran comodidad al operador pero su rango es fijo. El de dos contactos trae barras
intercambiables que aumentan su rango y barras de sujeción para acceder a piezas difíciles, pero
si existe la necesidad de medir diámetros internos en anillos o cilindros con alto grado de exactitud,
no puede falta en nuestro taller el Micrómetro para interiores de tres contactos.
METROLOGIA DIMENSIONAL
Página
5
HOMAR ALIRIO LOPEZ
Figura 10. Micrómetro para interiores de tres contactos,
tomado de http://blancamoduloplasticosycauchoblanky.blogspot.com/2010/11/micrometro-de-interiore-oimicra-tres.html
Figura 11. Uso del Micrómetro de tres contactos, tomado
de
http://www.aimme.es/informacion/informativo/ficha.asp?i
d=1312
Su funcionamiento consiste en un tornillo micrométrico similar al del micrómetro convencional, solo
que esté en su extremo cuenta con tres barras xdistantes al centro del tornillo que al subir o bajar,
las mueve hacia afuera o hacia adentro, permitiendo mediciones con alta exactitud en anillos,
tubos, cilindros y demás piezas circulares.
Como todo instrumento Dimensional, su delicadeza, uso y cuidado deben ser muy estrictos, el
tornillo micrométrico es altamente fino, por lo que cualquier viruta, polvo, suciedad o demás que
pudiese entrar, terminaría afectando gravemente el roscado condenando nuestro instrumento a un
remplazo inmediato. Siempre debe estar limpio y con el seguro suelto para evitar que los cambios
de temperatura terminen afectando su correcto funcionamiento, almacenado en su respectivo
estuche y obligatoriamente acompañado de por los menos un anillo patrón que garantice su
correcto ajuste previos al uso cotidiano.
MICROMETRO DE PROFUNDIDAD
Cambiando un poco en la necesidad de medida, pero siguiendo con el mismo principio, el
micrómetro es utilizado en diferentes ramas de la tecnología para realizar mediciones de precisión,
pero es en la rama de la mecánica donde es utilizado con más frecuencia para la medición de
piezas de gran precisión.
Existen micrómetros de diferentes tipos según sea la medición que realice. En este caso, éste es
un micrómetro totalmente diferente en cuanto al resto de los micrómetros que hemos visto, tanto
morfológicamente y también a la hora de la medición. Consta de un manguito graduado en forma
inversa al micrómetro común, ya que a medida que se introduce el tope móvil el nonio marca
mayor profundidad. Tiene un apoyo en forma de T y además posee varillas intercambiables para
medir mayores profundidades que la permitida por el nonio.
Figura 12. Micrómetro para profundidad y varillas intercambiables.
METROLOGIA DIMENSIONAL
Página
6
HOMAR ALIRIO LOPEZ
Perteneciente a la familia de los micrómetros por su principio de funcionamiento, consta de un
tornillo micrométrico que mueve el husillo verticalmente, solo que en este caso, el cero del
instrumento es cuando el tornillo está totalmente afuera. Existen Micrómetros fijos o con barras
intercambiables, los conocidos como multirrango, y se debe tener cuidado a la hora de
intercambiar las barras, ya que estas al tener tuercas de ajuste en su extremo, suelen desajustarse
con el tiempo, lo ideal es tener bloques calibre con los cuales poder hacer una comparación directa
y así garantizar su ajuste correspondiente al rango de operación.
Ideal para mediciones en profundidades de difícil acceso, el micrómetro cuenta con una superficie
de medición muy delgada, que le permite penetrar y acceder a espacios reducidos, facilitando al
usuario la medición de una manera rápida y precisa.
Figura 13. Uso del Micrómetro de Profundidad tomado de Catalogo 32 Starrett, página 68.
Como todo micrómetro, su cuidado como se ha dicho, debe ser muy delicado, comúnmente suele
pasar que el tornillo fino micrométrico se trabe, por suciedad en el mismo, sobrecarga en la
aplicación de fuerza durante la medida o desgaste de uso, en estos casos no se debe intentar
reparar o destapar el equipo, podríamos terminar agrandando el problema, lo ideal es llevarlo al
taller de reparación para instrumentos en longitud, para que personal experto se encargue.
Siempre debe permanecer limpio y guardado en su estuche cuando no se use, así garantizamos
una mejor y segura conservación, las varillas intercambiables debe permanecer levente lubricadas
para evitar oxidaciones y facilitar su desplazamiento vertical.
GONIOMETRO
Ya hemos dado un vistazo a los instrumentos que cumplen a plenitud las diferentes necesidades
de medición lineal en nuestro taller, ahora miremos como suplir la otra necesidad de medición
dimensional, las mediciones angulares. Es común que diferentes piezas especiales cuenten con
ángulos bien definidos que se deben medir, incluso las figuras regulares cuentan con ángulos de
90 º, pero como garantizar que sin son 90º, 60º o 45º efectivos?. Presentamos el Goniómetro,
instrumento me medición que no puede faltar en el taller que requiera de mediciones angulares.
Un goniómetro es un instrumento de medición con forma de semicírculo o círculo graduado en 180º
o 360º, utilizado para medir o construir ángulos. Este instrumento permite medir ángulos entre dos
objetos, el cual lleva incorporado un dial giratorio sobre su eje de simetría, para poder medir
cualquier valor angular. En algunos modelos especiales, el dial giratorio lleva incorporado un nonio
para medidas que requieren más precisión.
METROLOGIA DIMENSIONAL
Página
7
HOMAR ALIRIO LOPEZ
Figura 14. Goniómetro ordinario de 180º, tomado de
http://es.farnell.com/mitutoyo/180-907/mitutoyo-180-907series-180-cbntion/dp/1819445
Figura 15. Goniómetro universal con Nonio, tomado de
http://metrologia.fullblog.com.ar/goniometro.html
Para la medición de los ángulos, en mecánica se utiliza el goniómetro universal o nonio
transportador. La graduación de Nonio doble lleva en cada arco de 11 grados 12 divisiones iguales,
por lo que cada sección es:
1° °
5’
Es decir que la resolución del Goniómetro corresponde a 5 minutos.
El disco principal se divide en 360 partes, cada una de las cuales corresponde a 1°, mientras que
la escala graduada está equipado con dos escalas idénticas, colocadas a los lados de la
graduación central de cero, se dirige hacia la izquierda y derecha de 5' en 5' hasta 60',
correspondiente a 1°, es fácil de usar y obtener la lectura del valor angular.
El nonio se utiliza como el de un Pie de Rey o Micrómetro, teniendo en cuenta la parte entera
(divisiones que preceden al cero del transportador) y una parte fraccionaria que se da al multiplicar
las divisiones del nonio incluidas entre el cero de la escala graduada y la línea de coincidencia, por
la aproximación del instrumento. Ejemplo: Si el entero es de 44° en el transportador, y la sexta
división del nonio coincide con una escala, se suma a la completa 6 X 5’ (5 '= aproximación del
instrumento) = 30'. La lectura completa será 44° 30'. [1] «Goniómetro», s. f. http://digilander.libero.it/giusbonc/goniometro.html.
Ejemplo:
El ángulo de 180° puede escribirse también como: 180° = 179° 60', ya que 1° corresponde a 60',
de modo que si el valor de la alfa es 44° 30' como en el ejemplo anterior, el ángulo beta será:
METROLOGIA DIMENSIONAL
Página
8
HOMAR ALIRIO LOPEZ
180° β 179° 60′ 44° 30′ 135° 30′
Como se puede apreciar, si de alta precisión se trata, el Goniómetro con Nonio es el ideal, con una
resolución de 5’ minutos, se pueden medir ángulos de forma más fiel, rápida y precisa, que con el
goniómetro ordinario, cuya resolución es de apenas 30’ minutos.
FALLOS MÁS COMUNES EN LOS INSTRUMENTOS
Finalizando con la descripción de los instrumento de medición, reflexionemos sobre los posibles
daños o fallos que voluntaria o involuntariamente podemos causar a nuestros equipos, con el fin de
aprender a cuidarlos y sacarles el mejor provecho y beneficio.
INSTRUMENTO
FALLA
No hay
repetibilidad
Deformímetro
El Vástago no se
desplaza con
suavidad
El tornillo no se
desplaza con
suavidad
CAUSA PROBABLE
SOLUCIÓN
Desajuste de la aguja o de los engranajes
internos por sobre carga o golpes.
Ajustar la aguja a su
eje, si es mecanismo
interno, remitir al taller
de reparación.
Suciedad en el vástago por lubricantes o
mala limpieza, fallo en los engranajes
internos o deformación del vástago por
sobrecargas o golpes.
Limpieza interna del
mecanismo y vástago
con varsol, benzina o
similar, si la causa fue
golpes o sobrecarga
remitir al taller de
reparación.
El freno esta puesto, hay suciedad en el
tornillo micrométrico o esta deteriorado por
sobreaprete.
Soltar el freno, si es
tornillo, sacarlo
totalmente del tambor
fijo y hacer limpieza
con Varsol, Benzina o
similar.
Micrómetros
Goniómetro
El instrumento no
da cero
El tambor fijo esta desajustado por uso
normal, el tornillo micrométrico esta suelto.
El instrumento
no da cero
Golpes en la regla o ene l transportador
Si es problema del
tambor, realizar ajuste
de cero con las barras
patrón o bloques
patrón y la llave de
ajuste suministrada
por el fabricante, si el
problema es del
tornillo remitir al taller
de reparación.
Remitir al taller de
reparación.
Siempre que un instrumento presente fallas (a excepción de los ajuste de cero), y estas sean
corregidas por el usuario, o por un taller de reparación, el instrumento deber ser calibrado por un
laboratorio de metrologia, para garantizar la fidelidad en sus lecturas.
METROLOGIA DIMENSIONAL
Página
9
HOMAR ALIRIO LOPEZ
¿POR QUE CALIBRAR LOS EQUIPOS?
Antes de responder esta pregunta, definamos que es calibración:
Calibración es el hecho de efectuar una comparación entre un instrumento de medición y un
instrumento patrón de la misma magnitud a calibrar, en otras palabras es conocer los errores en la
indicación de un instrumento mediante la comparación con un patrón de referencia bajo
condiciones controladas en un Laboratorio de Metrologia.
Sumincols.a.s. por ejemplo, con el aval de STARRETT-BRASIL, cuenta con unas modernas
instalaciones de Laboratorio de Metrologia, que garantiza la fidelidad en las calibraciones y los
resultados emitidos en los certificados de calibración, contando para ello con personal idóneo y
patrones trazados internacionalmente.
Figura 16, Juego de Bloques Patrón, Tomado de Catalogo 32 Starrett Pagina 360.
Pero que es trazabilidad?, es una cadena ininterrumpida de calibraciones a nivel internacional en la
cual se tiene en cuenta todas las incertidumbres, es decir, un patrón nacional es trazado a otro
nacional o internacional, que a su vez es trazado con otro y con otro hasta llegar al patrón de
referencia primario, contemplado y custodiado por los entes máximos de la metrologia mundial, la
CGMP en Francia, NIST en EEUU, INMETRO en Brasil, el CENAM en México, La SIC en
Colombia, etc.
Figura 17, Calibrando Micrómetro, Tomado de
http://citt.udb.edu.sv/joomla/index.php?option=com_content&view=article&id=56&Itemid=120&showall=1
Ahora bien, porque se calibran los instrumentos?, todo instrumento de medición cualquiera que sea
debe estar calibrado previo a su uso sin importar que este sea nuevo o acabe de llegar de un
mantenimiento, ya que esto no es garantía que los resultados entregados sean los correctos, solo
la calibración determina si un instrumento está midiendo bien o no y dentro de que porcentaje o
intervalo de error, pues es bien sabido que ninguna medición, calibración o verificación es 100 %
exacta, siempre existirá una incertidumbre asociada con el proceso que también se debe tener en
cuenta si de correcciones se trata.
METROLOGIA DIMENSIONAL
Página
10
HOMAR ALIRIO LOPEZ
Los resultados de calibración, errores e incertidumbre, siempre están contemplados en el
certificado de calibración y el usuario es el único responsable de su uso o aplicación, así como de
determinar los intervalos de calibración teniendo en cuenta diferentes aspectos como lo son el uso
del instrumento, un histórico de calibraciones, calidad del equipo etc.
El tener un instrumento calibrado no significa que este mide bien, o que sus lecturas son las
correctas, significa solamente que la diferencia entre lo que el instrumento indica y "lo que debiera
indicar", es conocida.
Por lo tanto, es posible trabajar con un instrumento que presente grandes errores en su indicación,
y corregir sus lecturas de acuerdo a los resultados presentados en su Certificado de Calibración.
Algunas de las razones del por qué calibrar los instrumentos según Industria y Metrologia,
reconocido laboratorio son:
• Detecta onerosas pérdidas inesperadas en su empresa.
• Garantiza la correcta medición de sus equipos durante su
proceso de producción.
• Minimiza las pérdidas de materias primas, insumos o materiales.
• Cumple con la normatividad de los sistemas de calidad y
certificación de las empresas.
• Asegura la certeza de sus mediciones, factor diferencial hacia
cuando se exporta.
los clientes, especialmente
• Cumple con la legislación nacional e internacional vigente.
• Asegura su competitividad.
• Evidencia los costos ocultos de su empresa para su posterior
corrección.
[2]
Porque Calibrar, Tomado de
http://www.industriaymetrologia.com/porque.htm
Debe entenderse que la calibración no puede ser confundida por ningún motivo con el proceso de
ajuste o reparación, que es llevar un instrumento a condiciones óptimas de trabajo.
Figura 18. Calibración de Micrómetro para interiores de dos contactos por construcción de Bloques.
METROLOGIA DIMENSIONAL
Página
11