la metrología

Unidad Didáctica
TECNOLOGIA
METROLOGÍA
INTRODUCCION
Enseñanza Secundaria
Hoja nº
1
LA METROLOGÍA
Metrología es la ciencia que se encarga del estudio de las dimensiones y del estado
superficial de las piezas.
A la aplicación práctica de la metrología se le da el nombre de metrotecnia.
Hay diferentes instrumentos de medida según si tratamos de hacer una medición lineal o
angular. Dentro de los instrumentos para medidas lineales tenemos metros plegables, metros
arrollables o flexómetros, cintas métricas, reglas graduadas, calibres, tornillos micrométricos, etc;
para medidas angulares hay transportadores, goniómetros (sencillos y de precisión), escuadras y
niveles.
La medida de una magnitud es la relación existente entre dicha magnitud y otra semejante
que se toma como unidad.
METROTECNIA
La Metrología referida a la técnica se denomina Metrotecnia.
Su aplicación a la tecnología industrial ha sido fundamental, habiendo contribuido a alcanzar
el grado de perfeccionamiento actual en los procesos de mecanizado, que permiten obtener
grandes series de piezas técnicamente perfectas en su forma y dimensiones.
La Metrotecnia nos enseña a conocer los instrumentos de medida, nos da las instrucciones
para su manejo y conservación, y establece las bases para realizar correctamente las mediciones,
entendiendo que medición es el conjunto de operaciones necesarias para determinar la medida
de una magnitud.
MAGNITUDES Y UNIDADES
Las magnitudes que se miden en Metrotecnica son dos: longitudes y ángulos. En
consecuencia, las unidades empleadas también serán dos: unidades lineales y unidades angulares.
Unidades lineales.-La más utilizada es el milímetro (mm), ya que el metro resulta una unidad
demasiado grande para las aplicaciones en que normalmente se ocupa la Metrotecnia. Todavía hay
ocasiones en que el milímetro resulta una unidad demasiado grande, tal como sucede cuando se
trata de establecer los errores permisibles (tolerancias) en la fabricación de piezas con medidas
de gran precisión. En estos casos se emplea un submúltiplo del milímetro: la micra (µ), cuyo valor
es la milésima parte del mismo.
1 µ = 0,001 mm
Unidades angulares.-La unidad utilizada en la medida de ángulos planos es el grado
sexagesimal (º), si bien en las medidas de precisión se emplean dos submúltiplos del mismo: el
minuto ('), cuyo valor es la sesentava parte del grado; y el segundo ("), que equivale a la sesentava
parte del minuto.
1º = 60' ; 1' = 60"
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El método generalmente empleado en la obtención de medidas es el denominado método
de medición directa, consistente en aplicar sobre la magnitud a medir un instrumento en cuya
graduación puede leerse la medida buscada.
ERRORES DE MEDICIÓN
Según hemos definido, medición es el conjunto de operaciones necesarias para determinar
la medida de una magnitud.
Pues bien, la realización de una medición, es decir, la determinación de las unidades o
fracciones de unidades que contiene una magnitud dada, es un proceso que, si bien aparentemente
no presenta mayores dificultades, en la práctica resulta muy delicado y sujeto a errores que
dificilmente pueden eliminarse por completo.
Causas.-Los errores que se producen en las mediciones pueden ser debidos:
- A los instrumentos de medida.
- Al operario que efectúa la medición.
- Al ambiente en el que se realiza la medición.
ERRORES DEBIDOS A LOS INSTRUMENTOS
Tienen como causa las deficiencias propias de los instrumentos, deficiencias que pueden
deberse a: defectos de construcción, desgastes por el uso y envejecimiento natural.
- Defectos de construcción: Consistentes en imperfecciones mecánicas, tales como falta de
rectitud y alineación de las reglas y superficies de referencia, desigualdad de las divisiones de las
graduaciones, falta de uniformidad de los trazos... Los defectos de construcción de un instrumento
son difíciles de corregir, por lo que debe procederse a un riguroso examen de los mismos antes de
su aceptación.
- Desgastes por el uso: La aplicación continuada de los instrumentos de medida sobre las
piezas a medir y el rozamiento propio de sus elementos deslizantes: índices, cursores, lengüetas...,
dan lugar a que aparezcan desgastes cuya corrección, en algunos casos, puede efectuarse.
Los instrumentos de buena calidad se fabrican con materiales muy resistentes al desgaste;
sin embargo, y en cualquier caso, es necesario lubricarlos adecuadamente y observar una
esmerada y frecuente limpieza de los mismos, ya que el polvo es muy abrasivo.
- Envejecimiento natural: Como consecuencia del estado molecular inestable de las partes
del instrumento que han sido sometidas a mecanizado y, principalmente, a tratamientos térmicos,
con el trascurso del tiempo aparecen en ellas modificaciones estructurales que ocasionan
deformaciones y variaciones de medida
A fin de evitar estas deficiencias, que una vez aparecidas no tienen corrección posible,
algunos instrumentos se fabrican, en sus partes más delicadas, a base de cromo, molibdeno,
platino e iridio, formando aleaciones prácticamente inalterables. Asimismo, es frecuente -en razón
a su menor precio- la utilización de aceros especiales que son sometidos a un proceso previo de
envejecimiento artificial.
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Consideraciones sobre los instrumentos.-De todo lo expuesto se deduce que en la
adquisición de un instrumento de medida deben considerarse: el material empleado en su
construcción y el grado de exactitud conseguido en su fabricación.
Por cuanto se refiere a su uso y conservación, es preciso poner sumo cuidado, lubricándolos
convenientemente y limpiándolos periódicamente, conforme a las instrucciones del fabricante, ya
que un instrumento en malas condiciones puede dar lugar a graves y costosos errores de
fabricación.
Finalmente, indicaremos que es muy conveniente verificarlos periódicamente, operación que
se realiza mediante el empleo de instrumentos patrón.
ERRORES DEBIDOS A LA PERSONA
Los errores atribuibles al operario que efectúa la medición tienen dos motivos principales:
manejo incorrecto de los instrumentos y deficiencias de apreciación.
* Manejo incorrecto de los instrumentos: La manipulación incorrecta de los instrumentos
puede deberse a numerosas causas, entre las que señalaremos como más importantes:
* Ejercer una fuerza inadecuada entre la pieza a medir y las partes del instrumento que han
de entrar en contacto con ella.
* Falta de coincidencia entre el origen de la escala y uno de los extremos de la magnitud a
medir.
* Falta de alineación entre la visual del operario y la perpendicular a la escala del instrumento.
Todas estas deficiencias dan lugar a unos errores, denominados accidentales o fortuitos,
que no siguen una ley determinada sino que toman valores arbitrarios en circunstancias
aparentemente iguales, siendo su característica principal el hecho de presentarse tanto en un
sentido como en sentido contrario, causa por la que no admiten la posibilidad de una eliminación
operatoria regular y completa.
Cuando se trate de mediciones muy rigurosas, los errores accidentales pueden atenuarse
repitiendo la medición un número de veces suficientemente elevado y tomando como «valor más
probable de la medición» la media aritmética de los valores obtenidos; así, si en las sucesivas
mediciones de una magnitud se han obtenido como valores igualmente fidedignos V 1, V2, V3... Vn~
el valor más probable, que representamos por Vp vendrá dado por la expresión:
V1+V2+V3+~~+Vp
---------------------------n
Deficiencias de apreciación: Son debidas a la dificultad de apreciar la concordancia exacta
entre los trazos de la graduación y el índice del instrumento, dificultad que es tanto mayor cuanto
menor es la distancia que separa los trazos de la escala.
A este respecto cabe señalar que no son aconsejables las escalas cuyos trazos tengan
separaciones menores de 0,5 mm, a no ser que lleven acoplados instrumentos ópticos tales como
lupas o microscopios.
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Cualidades del operario.- Como consecuencia de lo expuesto, y dado el trabajo que van a
desarrollar, es deseable que los operarios de los departamentos de Metrotecnia reúnan las
siguientes cualidades: buena vista, sentido del tacto muy desarrollado, facilidad para realizar
operaciones numédeas, pulcdtud y sentido de la responsabilidad.
ERRORES DEBIDOS AL AMBIENTE
Los errores que pueden producirse en una medición como consecuencia de condiciones
inapropiadas del ambiente en el que ésta se realiza, se deben principalmente a las siguientes
causas:
- Deficiencias de la iluminación: Pueden provenir tanto de la magnitud como de la situación
de los focos luminosos.
La iluminación media debe ser de unos 250 lux, con posibilidad de variación entre 150 y 500
lux, según sean los materiales y la calidad superficial de las piezas a medir.
Por cuanto se refiere a la situación de los focos luminosos, debe evitarse que incidan
directamente sobre las piezas e instrumentos, ya que, además de producir brillos molestos, pueden
dar lugar a sensibles incrementos de temperatura.
- Temperatura inadecuada: De todos es bien conocido el hecho de que los materiales se
dilatan con el calor, y que los coeficientes de dilatación varían notablemente de unos materiales a
otros.
Resulta evidente, por tanto, que el valor obtenido en la medición de una magnitud lineal
dependerá de las temperaturas a que se encuentren el instrumento de medida y la pieza a medir,
razón por la cual se ha hecho preciso establecer una «temperatura de referencia», temperatura que
-según convenio internacional- se ha fijado en 20 ºC
En consecuencia, los instrumentos de medida se construyen de forma que dan la media legal
a 20ºC, motivo por el cual, y a fin de garantizar la exactitud de los mismos, los laboratorios de
Metrotecnia deben mantenerse a la citada temperatura.
Cualidades del laboratorio de Metrotecnia.-A fin de evitar los errores expuestos, es preciso
que los laboratorios de Metrotecnia -lugares donde se efectúan las mediciones de precisión y se
conservan los instrumentos de medida- dispongan de una iluminación y una temperatura
adecuadas. Asimismo, es muy conveniente que el grado de humedad relativa del ambiente se
encuentre alrededor del 60 %, lo que se consigue mediante el empleo de humidificadores de
regulación automática.
CARACTERÍSTICAS DE LOS INSTRUMENTOS
La precisión y fiabilidad de una medición dependen, en gran parte, de una correcta elección
de las características del instrumento a utilizar; características entre las que cabe destacar como
más importantes las siguientes:
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- Alcance de medida: Es el valor de la máxima magnitud que el instrumento puede medir
- Campo de medida: Es el intervalo de medidas entre las que el instrumento puede realizar
la medición.
- Sensibilidad: Es la relación entre el desplazamiento del indice y la magnitud medida.
- Apreciación: Es la magnitud más pequeña que puede determinar el instrumento.