INSTRUMENTACIÓN 2014 TABLA DE CONTENIDOS INTRODUCCION .............................................................
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INSTRUMENTACIÓN
2014
TABLA DE
CONTENIDOS
INTRODUCCION ............................................................................................ 5 I.
PRINCIPIOS DE MEDICION ............................................................................ 7
II.
INSTRUMENTOS DE MEDICION .................................................................... 18
III. INSTRUMENTOS DE CALIBRACION................................................................ 39 IV. ELEMENTOS DE REPRESENTACION GRAFICA ................................................ 47 V.
ELEMENTOS DE UNION................................................................................. 52
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INTRODUCCIÓN El curso de instrumentación está divida en cuatro partes; la primera dedicada a el empleo de las unidades de medida en los dos sistemas más empleados en los equipos (sistema internacional, y sistema ingles) la segunda realizar mediciones de componentes mecánicos aplicados en el taller, empleando instrumentos de medición, de diferentes grados de dificultad y precisión, la tercera parte hacer uso de los formatos de dibujo y realizar esquemas que se emplean en un taller mecánico en situaciones de desmontajes, despieces, etc. Finalmente la última parte dedicada al procedimiento de torqueo de pernos. Desde ya deseamos que esta información sea lo necesario para la adquisición de competencias que contribuyan al desarrollo de los demás cursos de la formación.
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CAPÍTULO
I
PRINCIPIOS DE MEDICIÓN
1 Concepto Medir una magnitud es compararla con otra que sirve como unidad. Las magnitudes de comparación están legalmente establecidas y se les da el nombre de unidades. Una unidad de medida tiene una representación física invariable o a lo menos lo mas inalterable posible, se llama patrón de medida. Dado que las magnitudes son de diversas especies, por Ej. Longitudes, áreas, volúmenes, temperaturas, etc. Y de un valor cuantitativo muy diverso, se hace necesario disponer de un conjunto de unidades relacionadas entre sí que se denomina “Sistema de Unidades” o “Sistema de Medidas”. La Metrología se ocupa del estudio de las unidades de medida y la técnica de mediciones. Para que un conjunto mecánico cumpla con la función a que se destina, las piezas que lo integran deben tener una forma y tamaño determinados, para lo cual será necesario disponer de sistema de instrumentos de medida y verificación mecánica. La medición y verificación de piezas se limita fundamentalmente a la comprobación de forma y dimensiones, así, sus operaciones se reducen a la medida y comprobación de longitud. La medición de la temperatura es conveniente para considerar el efecto de dilatación sobre la medida de longitud.
2 Sistema de unidades 2.1 Sistema internacional de unidades El Si esta fundamentado en siete unidades de base establecidas arbitrariamente y consideradas independientes, ya que no guardan relación entre si. El motivo de estudio del sistema de unidades obedece a que nuestros equipos según su procedencia emplean unidades de medida según el sistema internacional de unidades o el sistema americano, por ello la importancia de conocer estos sistemas de medida. Dentro del SI disponemos siete unidades de medidas básicas: MAGNITUD 1) Longitud 2) Masa 3) Tiempo 4) Corriente Eléctrica 5) Temperatura 6) Cantidad de Sustancia 7) Intensidad Luminosa
UNIDAD Metro Kilogramo Segundo Ampere Kelvin Mol o Mole Candela
SIMBOLO m Kg. s A K mol cd
Nosotros analizaremos las unidades de medidas principales que nos interesan como: medidas de longitud, peso, temperatura presión, potencia y torque. Además realizaremos algunos ejemplos de conversión de unidades entre los sistemas SI e inglés. Cetemin - Minería & Energía
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Instrumentación
2.2 Unidades fuera del sistema internacional El sistema internacional de unidades abarca países de Europa Asia y demás países entre ellos, Latinoamérica) a excepción de los EEUU, como se indicó líneas atrás, si estuviéramos trabajando con un equipo americano, entonces sus unidades de sus especificaciones técnicas estarán dadas en el sistema americano (ejemplo, potencia del motor 180 hp) Si trabajáramos con un equipo Komatsu, de seguro que sus unidades estarán expresadas en el Sistema internacional (ejemplo, potencia del motor 560 kw), porque este equipo es de procedencia japonesa.
Longitud (el metro): Corresponde a una unidad de medida de longitud y originalmente se definió como una cuarenta millonésima parte de la circunferencia que pasa por los polos de la tierra. Posteriormente se estableció como patrón de medida internacional una regla construida con una aleación compuesta del 90% de platino y 10 % de iridio. Este patrón tenía una inexactitud de cerca de 0.2 micro metro (0,000.001). Actualmente y según la Conferencia General de pesos y medidas, la nueva definición del metro es: La longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío, durante un lapso de 1/299792458 de segundo.
Sistema métrico decimal: Múltiplos y submúltiplos del metro, en mecánica automotriz, son las medidas utilizadas para ajustar juegos de pasadores, ejes muñones, cojinetes de bancadas, etc., son siempre en milímetros. * Se desglosa el número 123,625 mm. de la siguiente manera. Centenas
Decenas
Unidad
Coma
Décimas
Centésimas
Milésimas
1
2
3
,
6
2
5
28,4 mm. 4,82 mm. 35,283 mm. 0,3 mm. 0,08 mm. 0,005 mm.
Veintiocho milímetros y cuatro decimos de milímetro Cuatro milímetros y ochenta y dos centésimas de milímetro. Treinta y cinco milímetros y doscientas ochenta y tres milésimas de milímetro. Tres décimas de milímetro. Ocho centésimas de milímetro. Cinco milésimas de milímetros.
Observaciones: La misma medida puede escribirse de diferente manera, obedeciendo al grado de precisión. Ejemplo: 0,5 mm; 0,50 mm; 0,500 mm; indican precisiones de décimas, de centésimas y de milésimas respectivamente.
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Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
A continuación veremos una tabla donde se relaciona el milímetro con el metro MILÍMETROS 1.000.000 mm 1.000 mm 100 mm 10 mm 1 mm 0,1 mm 0,01 mm 0,001 mm
METROS 1.000 m 1m 0,1 m 0,01 0,001 m 0,0001 m 0,00001 m 0,000001 m
UNIDAD DE MEDIDA Kilómetro Metro Decímetro Centímetro Milímetro Décima de mm Centésima de mm Milésima de mm
ABREVIATURA Km. m Dm. cm. mm 0,1 mm 0,01 mm 0,001 mm
1. 2. Realizar las siguientes conversiones: 3. 1. 25.4 mm a m 1. 4. 2. 5. 3. 6. 2. 356.4 m a km 1. 4. 7. 2. 5. 8. 3. 6. 9. 3. 450.8m a cm 4. 7. 10. 5. 8. 11. 6. 9. 12. 7. 10. 13. Masa: 8. 11. 14. 9. 12. 15. 10. 13. 16. Cuanto Pesa 11. 14. 17. 12. 15. 18. 13. 16. 19. 14. 17. 20. 15. 18. 16. 19. 17. 20. 18. 19. 20. Relación entre masa y peso:
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Antes de analizar las unidades que utilizamos para determinar el peso, debemos comprender claramente la 9. diferencia entre el peso de un cuerpo y su masa. Tal vez éstos son los conceptos más confusos para el alum10. no principiante. La libra (lb.), que es la unidad de fuerza, con frecuencia se usa como unidad de masa, la 11. con frecuencia se usa en la industria como unidad libra-masa (lb.). El kilogramo, que es una unidad de masa, de fuerza, el kilogramo-fuerza (Kg.). Estas unidades, 12. aparentemente inconsistentes, son el resultado del uso de diversos sistemas de unidades. 13. 14. 15. Cetemin - Minería & Energía 16. 17.
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Instrumentación
Materia, es todo aquello que ocupa un espacio. Esto incluye gran variedad de cosas: vagones, vacas, aire, petróleo y polvo, por mencionar algunas. La materia puede transformarse de una forma en otra: un vagón puede cortarse en pedazos, refundirse y formarse como cajas de refrigerador; la vaca puede terminar en bifes y hamburguesas. La materia misma, sin embargo, nunca se destruye en tales procesos y siempre es igual a la que totalizan los productos finales. La masa de un objeto es la medida de la cantidad de materia contenida en él. La masa de un objeto no cambia al moverlo de un lugar a otro. El peso de cualquier cuerpo es la fuerza con la cual el cuerpo es atraído verticalmente hacia abajo por la gravedad. Cuando un cuerpo cae libremente hacia la tierra, la única fuerza que actúa sobre él es su peso W. Esta fuerza neta produce una aceleración g, que es la misma para todos los cuerpos que caen. W = mg.
O bien
m=
W g
Hay que recordar dos cosas para comprender totalmente la diferencia entre masa y peso: La masa es una constante universal igual a la relación del peso de un cuerpo con la aceleración gravitacional debida a su peso. El peso es la fuerza de atracción gravitacional y varia dependiendo de la aceleración de la gravedad. Por lo tanto, la masa de un cuerpo es tan sólo una medida de su inercia y no depende en lo absoluto de la gravedad. En el espacio exterior, un martillo tiene un peso despreciable, pero sirve para clavar en la misma forma usual, puesto que su masa no cambia. En unidades del sistema Ingles un cuerpo se describe en general indicando su peso W en libras. Si se desea, la masa se calcula a partir de este peso y su unidad es el slug. En el sistema de unidades SI un cuerpo se describe generalmente en términos de su masa en kilogramos. Si se desea el peso se calcula a partir de la masa conocida y su unidad es el newton. En los manuales de rendimiento, la información de la capacidad de carga se entrega en kilogramos y libras.
Tabla de conversión de unidades Unidade de peso
Kg.
g
T
shtn **
libra
ton ***
1 kilogram
1
1000
0,001
-
-
-
1 gramo
0,001
1
-
-
-
-
1 tonelad 1 libra 1 Shtn 1 ton
1000 0,45359 907,185 1016,05
453,5924 -
1 1,01605
2.204,62 1 2000 2240
1,10231 0,0005 1 1,12
0,98421 0,8929 1
**shtn: Tonelada corta EE.UU. = 2000 libras ***ton: Tonelada larga Reino Unido = 2240 libras
Nota: Es importante tener presente en faena el tipo de sistema de medida que utilizamos, pues, existe una diferencia importante cuando se habla de toneladas métricas y tonelada corta.
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Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
Por ejemplo, en el manual de rendimiento en el capitulo de camiones de obra y minería, sección especificaciones (793-C) en los datos entregados con respecto a la capacidad máxima en toneladas, nos entrega los siguientes valores: Capacidad máxima en toneladas _________________________ 218t y 240T
Potencia: Potencia, es un valor, que describe la cantidad de trabajo* producido en un periodo de tiempo. También Potencia es la rapidez con la que se realiza el trabajo. 1 CABALLO DE POTENCIA
P=
1 KILO
trabajo T
La unidad de SI para la potencia es el Joule por segundo, y se denomina watt. (W). 1 W = 1 J/s
1 METRO 1 SEGUNDO
En unidades americanas, se usa la libra – pie por segundo (ft x lb./s). Esta unidad de potencia no recibe ningún nombre en particular.
El watt y la libra - pie por segundo tienen el inconveniente de ser unidades demasiado pequeñas para la mayoría de los propósitos industriales. Por lo tanto, se usan el kilowatt (Kw.) y el caballo de fuerza ( hp.), que se definen como: 1 kW = 1000 W 1 hp = 550 ft x lb/s En los Estados Unidos, el watt y el kilowatt se usan casi exclusivamente en relación con la energía eléctrica; el caballo de fuerza se reserva para la energía mecánica. Esta práctica es simplemente una convención y de ningún modo es obligatoria. Potencia al freno, se define como la potencia útil disponible en el volante, esta potencia es menor que la real porque se usa cierta energía para mover los componentes del motor. Nosotros veremos normalmente valores de potencia al freno.
Para convertir
Watts
Conversión de unidades: A Caballo de potencia
Multiplicar por 1,341 10 – 2
Caballo de potencia
Kilowatts
0,746
Kilowatts
Caballo de potencia
1,341
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Instrumentación
* Trabajo, se define como el producto de la fuerza por el desplazamiento y observe que las unidades de trabajo son las unidades de fuerza multiplicadas por las distancia. Por lo tanto, en unidades del SI, el trabajo se mide en newton – metro (N m)
Ejemplos: 1. cuantos HP (caballos de fuerza) corresponden 2406 Kw. Se multiplican los 2406 x 1,341 = 3226 hp
2. cuantos Kw. (Kilowatts) son 3400 hp Se multiplican los 3400 x 0,746 = 2536 hp
Potencia en el volante: Las dos especificaciones más comunes de la potencia del motor son la potencia neta y la potencia en el volante. Potencia neta es la potencia medida en el pistón, antes de que una parte de la potencia haya sido utilizada para mover piezas como el cigüeñal, el turbo cargador y otras. La potencia en el volante es la potencia utilizable disponible en el volante. La potencia se relaciona directamente con la cantidad de trabajo que el motor que el motor puede hacer y se emplea para comparar la capacidad de un motor con la otro motor.
RPM Revoluciones por minuto: Las revoluciones por minuto (r.p.m.) son los números de giros que el cigüeñal y el volante hacen en un minuto. Cada motor tiene una clasificación en r.p.m., asignada por el fabricante. La clasificación de las r.p.m. de un modelo de motor dado puede variar de acuerdo con su configuración y su aplicación. Por ejemplo, para un 3306, la clasificación podría ser de 1500 r.p.m. en una aplicación para un grupo electrógeno, y de 1900 r.p.m. en un tractor de cadenas D6. Los vendedores deben tener presente que un motor debe poder funcionar a sus r.p.m. clasificadas. Si el cliente dice que su motor no funciona a sus r.p.m. clasificadas, se presenta un problema que debe investigarse inmediatamente. La clasificación de potencia y las r.p.m. están relacionadas. Para obtener la potencia clasificada, la máquina deberá poder mantener las r.p.m. de su clasificación. Por ejemplo, para obtener 120 hp de un motor 3304, el motor deberá funcionar uniformemente a 1800 r.p.m.
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Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
Relación de cilindrada con potencia: Esta relación se calcula dividiendo la cilindrada del motor con la potencia del volante. La relación de la cilindrada con la potencia puede emplearse en conversaciones de ventas al comparar los tiempos de vida de servicio de los motores. Por ejemplo, cuando se compara un motor Cat de 10 litros (600 pulg.3) que produce 400 hp, con un motor de la competencia de 7 litros (450 pulg.3) que produce 400 hp, se espera que el motor Cat tendrá una vida de servicio más larga. El motor de la competencia tendría que funcionar con más rapidez para producir la misma potencia y probablemente tendrá más desgaste y vida útil más corta debido a la demanda más alta.
Par motor y reserva de par: En términos generales, par motor es sinónimo de potencia del motor. La reserva de par es diferente del par motor. Reserva de par es el aumento de par motor en una aplicación de tiro pesado. Sencillamente, la reserva de par es la capacidad de sobrecarga del motor. Cuando un motor comienza a sobrecargarse y se reducen las rpm, se aumenta el par o la potencia para que la maquine pueda mantener su velocidad. Por ejemplo, cuando un camión de carretera comienza a subir una pendiente pronunciada, el motor comienza a sobrecargarse y el par motor se aumenta o se eleva, arrastrando el camión hacia arriba de la pendiente. Lo que sucede realmente es que el sistema de combustible entrega al motor una cantidad de combustible ligeramente superior, creando, por tanto, un aumento de potencia. La reserva de par es una característica de ventas importante de los motores Cat. Estos generalmente tienen una mayor reserva de par que los motores de la competencia, proporcionando al dueño de la maquina más capacidad de sobrecarga en situaciones de sobrecarga.
Presión: Presión, es una medida de la fuerza ejercida por unidad de área. Hay tres formas de producir presión, aumentando la temperatura, disminuyendo el volumen o restringiendo el flujo. Muchos sistemas y componentes de los motores de combustión interna operan a presiones específicas o las generan. El conocimiento y la medición de las presiones específicas en todo el motor y componentes hidráulicos proporcionan mucha información sobre el estado general de estos.
A2
A1
F2
F1
P=
F A
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Instrumentación
Conversión de unidades: UNIDADES DE PRESIÓN
PA.
BAR
ATM
PSI
1 Pa = 1 N/m2
1
10 –3
0,1,019716 10 -3
145,038 10 – 6
1 bar
10 –3
1
0,986923
14,5038
1 atm
101325
1,01325
1
14,69595
1 psi
6,89476 10 -3
68,9476 10 -3
68,0460 10 –3
1
Ejemplos de conversión de unidades de presión. Cuantos psi son 70 kPa. Al colocar la letra k, delante del prefijo Pa, está diciendo kilo pascal, o sea, 1000 pascales, como sabemos que 1 pascal equivalen a 145,038 10 – 6 psi, aplicamos la regla de tres simples. 1 Pa _____________________ 145,038 10 – 6 psi 70.000 Pa _____________________ X X =
70.000 Pa x 0,000145038 psi 1 Pa
X = 10 psi
Temperatura: La unidad SI para la temperatura termodinámica es el Kelvin (K), que es la fracción 1/273,16 de la temperatura termodinámica del punto triple del agua; por tanto, 273,16 K es el punto fijo (base) de la escala Kelvin. Otra unidad que se emplea para la medición de la temperatura es el grado Celsius (°C), antes conocido como centígrado. La relación entre una temperatura termodinámica T y una temperatura Celsius t es: t = T – 273.16 K Por lo tanto, la unidad grado Celsius es igual a la unidad Kelvin, y una diferencia de temperatura sería la misma en cualquiera de las dos escalas. En el sistema inglés la temperatura se mide en grados Fahrenheit, °F. La relación entre las escalas Celsius y Fahrenheit es: t (°C) = (°F – 32) / 1,8 t (°F) = (1,8 x °C) + 32
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Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
Ejemplos de conversión de unidades Cuantos grados Celsius son 135 °F.
t (°C) = ( 135 °F – 32)
1,8 la respuesta es:
t (°C) = 57,2 °C
Cuantos grados Fahrenheit son 100 °C.
t (°F) = (1,8 * 100°C ) + 32
la respuesta es:
t (°F) = 212 °F
¿Temperatura y Calor son lo mismo? Calor es una forma de energía producida por ejemplo en una combustión y temperatura es una medida de lo caliente o lo frío que está un objeto. La temperatura normalmente la medimos en grados °C o grados °F, en cambio el calor lo podemos medir en BTU. (Una BTU *es la cantidad de calor necesaria para aumentar en un grado Fahrenheit temperatura de una libra de agua) BTU significa Unidad térmica británica y se usa para medir la cantidad de calor transferida de un objeto a otro
Torque: Se dice que una barra está en torsión cuando está rígidamente sujeta en uno de sus extremos y torcida en el otro extremo por un par mecánico o torque. Es importante para conocer lo que significa torque, que conozcamos lo que significa Fuerza, y que corresponde a la acción de empujar o tirar que tiende a generar un movimiento, en el sistema SI el newton ( N) es la unidad de fuerza, su relación con la unidad del sistema USCS que es la libra (lb.), es 1 N = 0,225 lb. 1 lb. = 4,45 N Brazo de palanca de una fuerza es, la distancia perpendicular que hay entre la línea de acción de la fuerza y el eje de rotación. Momento de torsión, se define como la tendencia a producir un cambio en el movimiento rotacional, este movimiento es afectado tanto por la magnitud de la fuerza F como por su brazo de palanca. Momento de torsión = fuerza x brazo de palanca Las unidades del momento de torsión son las unidades de fuerza por distancia, por ejemplo, newton – metro (N x m) y libra – pie (lb. x ft). Cetemin - Minería & Energía
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Instrumentación
Actualmente en los Manuales de Servicio se adjunta con las especificaciones un folleto con las Especificaciones de torque de la tornillería a modo general, ya que para otros casos se establece claramente las especificaciones de torques que se deben aplicar. Nosotros realizaremos las conversiones entre un sistema y otro. Ejemplo: Transformar 280 Nm en libras x pies.
1 metro = 3,28 pies
1 N
= 0,225 lb.
Aplicando la regla número tres vista anteriormente, realizamos la siguiente operación
280 Nm x
0,225 lb. 1N
x
3,28 pies 1m
se multiplican los valores y simplifican los símbolos N y m, quedando como resultado Resultado:
207 lb. ft
Conversión a diferentes unidades 1. 14 pies a pulg.
=
2. 5 pulg. a yarda
=
3. 18 metros a pies
=
4. 70 lb. Pies a lb.pulg. = 5. 3670 Kpa a psi
=
6. 566 °F a °C
=
7. 78 °C a °F
=
8. 457 Nm a lb. Pies =
16
9. 345 Kw. a Hp
=
10. 28mm a pulg.
=
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
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ESPECIFICACIONES TECNICAS SCOOP TRAMS ST 710
POTENCIA TORQUE a 1500 rpm
MOTOR 157 Kw 520 lb.pie
DESPLAZAMIENTO (CILINDRA- 7.5 lt DA) CONSUMO DE COMBUSTIBLE 93 lt/hr
Hp Kgm Gl Gl/h
EQUIPO PESO Capacidad de la cuchara
18 200 lb
PRESIONES HIDRAULICAS LEVANTE Y VOLTEO 3000 PSI DIRECCION 3250 PSI PORT RELIEF 240 BAR FRENOS (SAHR) 100 BAR PRESION DE NEUMATICOS 80 PSI
Aceite de motor Tanque de combustible Refrigerante Diferencial Planetarios Tanque hidráulico Transmisión
CAPACIDADES 7 gl 55 gl 32 lt 23 lt 1.7 gl 23.44 gl 19 lt
Kg
Bar Kg/cm2 Psi psi Kg/cm2
Lt Lt Gl Gl Lt Lt Gl Cetemin - Minería & Energía
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CAPÍTULO
II
INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
1 Concepto El taller de reparacion requiere contar con una serie de instrumentos de medicion de presicion para garantizar un trabajo eficiente como lo requiere los diversos sistemas del equipo pesado ( motor, frenos, sistema hidraulico, etc) Es necesario un correcto conocimiento y manejo de estos.
2 Principios de medición Generalmente, el primer contacto con un instrumento de medición de longitud será con una cinta, un flexometro o una regla, Ia que dependerá de la longitud que se desee medir.
3 Flexometro es un instrumento de medición el cual es coincido con el nombre de cinta métrica, con la particularidad de que está construido por una delgada cinta metálica flexible, dividida en unidades de medición tanto en
Instrumentación
milímetros como en pulgadas, y que se enrolla dentro de una carcasa metálica o de plástico. En el exterior de esta carcasa se dispone de disponen de un sistema de freno para impedir el enrollado automático de la cinta, y mantener fija alguna medida precisa de esta forma. Se suelen fabrican en longitudes comprendidas entre uno y cinco metros. Su flexibilidad y el poco espacio que ocupan lo hacen más interesante que otros sistemas de medición, como reglas o varas de medición. Debido a esto, es un instrumento de gran utilidad, no sólo para los profesionales técnicos, cualquiera que sea su especialidad (fontaneros, albañiles, electricistas, arqueólogos, etc.), sino también para cualquier persona que precise medir algún objeto en la vida cotidiana Partes de un flexometro
1. 2. 3. 4.
Carcasa Seguro Cinta flexible Tope de la cinta
Pasos para realizar una medicion:
Debes de fijar el flexometro en un punto con la ayuda del suporte metálico, que se encuentra en un extremo, como se observa en la figura
Por ultimo coloca en seguro para evitar que tu medición se pierda y puedas observar bien la medición obtenida. Tal como se ve en la figura
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Instrumentación
4 Medición con reglas La herramienta de medición más común en el trabajo del taller mecánico es la regla de acero. Se emplea cuando hay que tomar medidas rápidas y cuando no es necesario un alto grado de exactitud. Las reglas de acero, en pulgadas, están graduadas en fracciones o decimales; las reglas métricas suelen estar graduadas en milímetros .La exactitud de la medida que se toma depende de las condiciones y del uso correcto de la regla.
4.1. Regla metálica: Las reglas de acero se fabrican en una gran variedad de tipos y tamaños, adecuados a la forma o tamaños de una sección o Ia longitud de una pieza. Para satisfacer los requisitos de la pieza que se produce y se va a medir, hay disponibles reglas graduadas en fracciones a decimales de pulgada o en milímetros. Los tipos de reglas más utilizados en el trabajo del taller mecánico se describen a continuación. a. Regla rígida de acero templado. Generalmente tiene cuatro escalas, dos en cada lado; se fabrican en diferentes longitudes, Ia más común es de 6 pulgadas o 150 mm. b. Regla flexible, similar a Ia anterior pero más estrecha y delgada, lo que permite flexionarla, dentro de ciertos limites, para realizar lecturas donde la rigidez de Ia regla de acero templado no permite la medición adecuada Lectura de reglas graduadas en fracciones de pulgadas: 1. Anote el número de pulgadas completas. 2. Adicione las fracciones que hay más allá de Ia última Línea de pulgada completa. Las fracciones de pulgada empleadas más comúnmente son 1/64,1/32,1/16 y 1
3
3
4
2
4
2
5
1
5
1
1 5/8
La lectura de la figura es: 1 pulg. + (5 x 1/8 ) = 1 + 5/8 = 1 5/8 pulg.
3
3
4
2
4
2
5 2 9/16
La lectura de Ia figura es: 2 pulg. + (9 x 1/16 pulg.) = 2 + 9/16 = 2 9/16 pulg.
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Saber, Saber Hacer, Saber Ser
5
1
1
Instrumentación
Milímetros
15
17
16
1
2
3
4
5
6
7
2
3
4
9
10
19
18
1
8
5
6
11
12
13
14
20
7
8
9
10
11
12
13
14
Respuesta 15
16
17
18
19
20
5 Pie de rey, vernier o calibrador Instrumento que nos permite hacer mediciones en milimetros y pulgadas de los objetos mecanicos tanto exterior, interior y profundidad.
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Instrumentación
El pie de rey se caracteriza tener una regla fija que pose una escala con unidades de medida como el milimetro; y una regla movil que se denominada NONIO que se desplaza a lo largo de una regla graduada fija
5.1. Partes de un Vernier Superficie de medición de interiores Tornillo de fijación
Brazo principal
Superficie de referencia para mediciones de profundidad
Nonio
Cursor Punta del brazo
Punta de cursor
Cara de medición de exteriores
22
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Botón para el pulgar
Superficie de referencia Escala principal
Barra de profundidad
Instrumentación
5.2. Proceso de medición En toda actividad de verificacion se puede presentar las sigientes cituaciones:
0
1
2
3
4
Pie de rey
Error
valor real valor normal
objetivo a verificar
Proceso de medicion con pie de rey: Hay que medir la distancia entre las aristas paralelas de una pieza. El dato asi obtenido se denomina cota real. El dato del plano tecnico se llama cota nominal. En la fabricacion no se puede conseguir nunca este valor, por lo que se fijan dos valores limite (teoricos) entre los que debe encontrarse el la cota nominal (tolerancia) para que la pieza se considera bien fabricada.
EJEMPLO: Longitud nominal de una valvula de admision 12.34 +/- 0.05 mm
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Instrumentación
5.3. Principio de nonio El nonio hace posible la lectura directa de sub multiplos de milimetros o pulgadas
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
el nonio está dividido en 20 lineas
0
L
1
2
2
3
3
d
4
4
5
5
6
6
7
7
8
8
9
10 11
12
vernier 9 10 scale
V
Si llamamos: L
= longitud minima de la regla fija
V = division mas pequeña de nonio d = presicion (menor longitud que se puede apresiar) Del principio del nonio se cumple: d = L/numero de divisiones del nonio
* En el sistema metrico o SI, los pies de rey se fabrican con grados de exactitud (aproximacion) de 1/10. , 1/20. 1/50 mm.
Ejemplo de lectura en el pie de rey
Lectura directa ______________________________ Division de nonio_____________________________ ___________________________________________ Lectura_________________________________mm
5.4. Precauciones de uso del pie de rey 1. Al hacer una lectura en el pie de rey hay que mirar la escala de lectura perpendicularmente a ella. 2. Las superficies en medición deben estar limpias.
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Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
3. Es importante para poder realizar una buena medición, emplear una fuerza adecuada sobre un apoyo blando. 4. El pie de rey debe mantenerse separado de las herramientas de trabajo y depositado sobre un apoyo blando. 5. Las cuchillas de medición, de los extremos de las patas, se utilizan solamente para medición de ranuras y similares. 6. El pie de rey debe verificarse de vez en cuando para controlarse la precisión. Cuando están juntas las dos patillas no debe quedar ranura de la luz entre éstas; la línea cero (O) de ambas escalas (regla y nonio) tienen que coincidir. Paso 1 El punto cero de la escala del nonio está localizado entre 43 mm. y 44 mm. sobre la escala de la regla fija. En este caso lea 43 mm primero 43 mm. Paso 2. Sobre la escala del nonio, localice la graduación en la línea con la graduación de la escala de la regla fija. Esta graduación es de “6” entonces 0 .6 mm Paso final 43 + 0 .6 = 43.6 mm
Ejemplo N° 2 Paso 1. 22.00 mm Paso 2
0.85 mm
Paso final 2.85 mm
Ejemplo N° 3 Paso 1. 47.00 mm Paso 2
0.32 mm 47.32 mm
Cetemin - Minería & Energía
25
Instrumentación
5.5. Nonio en pulgadas: Pie de rey en fracciones de pulgada. La pulgada se divide en medios, cuartos, octavos, dieciseisavos, etc. En el pie de rey, la escala principal está en dieciseisavos (1/16¨). Para efectuar lectura de medidas con un calibrador del sistema inglés, se hace necesario conocer bien todas los valores de los trazos en la escala (fg. 1)
NONIO
ESCALA FIJA Valor de cada trazo de la escala fija = 1” 16 Si se desliza el cursor del calibrador hasta que el trazo cero del nonio coincida con el primer trazo de la escala fija, la lectura de la medida será 1/16” (fig. 2), en el segundo trazo, 1/8” (fig. 3), en el décimo trazo, 5/8” (fig . 4).
fig. 2
fig. 3
fig. 4
5.6. USO DEL VERNIER (NONIO) Ejemplo n° 1 regla fija
2
Paso I.
3
4
El punto cero de la escala del nonio está localizado entre 2 4/16 pulg., y 2 5/16 pulg., sobre la escala de la regla fija. En este caso, lea 2 4/16 pulg., primero 2 4/16 pulg. Paso II.
0
4
8 nonio
26
lectura minima 1/128 pulg.
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Sobre la escala del nonio, localice la graduación la cual está en línea con una graduación sobre la escala de la regla fija.
Instrumentación
Esta graduación es “6”, este 6 sobre el nonio indica 6/128 pulg.---------> 128/ pulg. Paso Final. Paso I + paso II 4x8 16 x 8
2 4⁄16 + 5⁄128 - 2
+ 6⁄128 =
19 2 32⁄128 + 6⁄128 - 2 38/128 2 38/128 = 64 2 19⁄64 La lectura correcta es 2 19/64 pulg.
regla fija
3
4
5
Paso I + Paso II 4 3/16 + 4/128 = 4 24/128 + 4/128 = 4 28/128 = 4 7/32
0
4
8
nonio lectura mínima 1/128 pulg.
La lectura correcta es 4 7/32 pulg
Otros eejemplos de lectura con pie de rey en fracciones de pulgadas Escala principal 0
1
Lectura: ______________________ 0
4
8
Escala VERNIER 0
1
Lectura: ______________________ 0
4
1
8 2
Lectura: ______________________ 0
4
8 Cetemin - Minería & Energía
27
Instrumentación
indicar en los recuerdos la lectura que corresponde a cada uno de los nonios representados en estas laminas
1
2
4
10
5
11
12 0
3
9
6
2
1
2
0
4
5
6
2
3
4
6
8
6
7
3
0
9
14
10
5
8
4 11
10
2
13
9
6
10
8
3
1
9
15
4
5
4
9
7
3
5
0
12
2
1
14
11
3
1
4
13
8
4 6 8 10
10
0
7
4
5
5
10
5 12
6
15
13
7
8
20
9
14
10
25
1 2 3 4 5 6 7 8 9 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 4 1 2 3 7
0
8
1
7
2
9
3
0
4
5
10
5
6
10
15
11
7
8
20
12
9
10
25
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 2 1 2 3 0
2 0
28
1
3 2
3
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
4 4
5
5 6
7
6 8
9
10
NOTA: _______
Instrumentación
Respuesta 1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
Cetemin - Minería & Energía
29
Instrumentación
6 El Micrometro El micrómetro está constituido básicamente por un tornillo en una vuelta de la tuerca esta se desplaza la distancia que corresponde al paso del tornillo.
manguito seguro yunque
perilla del trinquete
husillo
escala graduada
marco o cuerpo
6.1. Micrómetro para exteriores con graduación en milímetro Lectura de micrómetro El paso del tornillo es:________________________ 05
10
15
10 5
En una vuelta del tambor graduado, la punta de medición se desplaza: ________________________
0
El tambor tiene ____________________divisiones.
milímetros numero de divisiones del tambor
30
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
cada división del tambor tiene un valor de: _______=_____________
lectura total
Instrumentación
6.2. Indicaciones importantes • Utilizar el rachet para obtener una presión uniforme • Proteger el micrómetro contra los golpes • Guardar el micrómetro en una superficie adecuada Funcionamiento como nuestra fig. 1 en la prolongación del palpado móvil hay un tornillo micrométrico fijo al tambor, este se mueve a través de una tuerca ligada al cilindro. Al mismo tiempo, conforme el sentido de movimiento, la cara de la punta móvil se aproxima o se aleja hacia la cara de la punta fija . 6.3. Lectura Micrómetros con aproximación de 0,01 mm La rosa del tornillo micrométrico y de tuerca son de gran precisión. En el micrómetro de 0,01 mm. Su paso es de 0,05 de milímetro. En la escala del cilindro, las divisiones son en milímetros y medios milímetros. En el tambor la escala centesimal tiene 50 partes iguales. cuando las caras de las puntas están junas, el borde del tambor coincide con el trazo “cero” de la escala del cilindro. al mismo tiempo, la línea longitudinal grabada en el cilindro (entre la escalas de milímetros y medios milímetros) coincide con el “cero” de la escala centesimal del tambor llavera su borde el primer trazo de medios milímetros. Dos vueltas, llevaran el borde del tambor al 1º trazo de milímetro. Ejemplos de lectura En la Fig N° 1 tenemos 1 trazo en la graduación de la escala de milímetros de cilindro (parte superior), entonces tenemos 1m; en la parte inferior del citado cilindro tenemos a la vista la línea de los 0.50 mm, entonces hasta allí tenemos ya 1.50 mm, ahora verificamos las líneas del tambor y notamos a partir del cero la primera raya que coincide con la raya horizontal del cilindro; por lo tanto esa primera yaya que se observa equivale a 0.01 mm, entonces la medida que muestra el micrómetro será 1 mm + 0.50 mm + 0.01mm = 1.51 mm En la fig. 2, tenemos: 9 trazos en la graduación de la escala de la milímetro del cilindro (9mm) ; 1trazo después de los 9mm en la graduación de la escala de medios milímetros del cilindro (0,50mm);en la escala centesimal del tambor, la coincidencia con la línea longitudinal del cilindro está en el trazo 29 (0,29mm). La lectura completa será: 9mm + 0,05mm + 0,29mm = 9,79mm.
escala de milímetros: 9mm
medida
escala de medios milimetros 1 100
Fig N° 1
tambor
9.79 mm
escala centesimal = 0,29 mm
mm
Fig N° 2 Cetemin - Minería & Energía
31
Instrumentación
En la fig . 3, tenemos 17, 82 mm y las fg. 4 y 5, tenemos 23, 09 mm y 6, 62 mm. Respectivamente.
Fig. 3 Lectura: 17,82mm
Fig. 4 Lectura: 23,59mm
Fig. 4 Lectura: 6,62mm
17 + 0,50 0,32 17,82mm
23 + 0,50 0,09 23,59mm
6 + 0,50 0,12 6,62mm
Micrómetro con aproximación de: 0,001” El micrómetro en 0,001 “conforme podemos ver en la figura 10. En semejante al de 0,01 mm
FIJADOR (ANILLO) 01
23
45
6 781
0
5 0 20
Fig. 2 - Micrometro 0 a 1˝, de 1/100˝ 1 pulg 1000
Fig. 10 La diferencia entre los dos tipos esta en los siguientes puntos: 1. el tornillo micrométrico del micrómetro de 0,001 ”es de 10 hilos por pulgadas. el del micrómetro de 0,01 mm , es de 0,5 mm de paso 2. en la graduación del cilindro, micrómetro de 0,001 ”presenta cada pulgada divina en 40 partes de 0,025“ cada una. el micrómetro de 0,01 mm presenta divisiones en milímetros y medios milímetros 3. en la graduación del tambor, el micrómetro de 0,001” tiene 25 divisiones correspondientes cada una a 0,001”. el micrómetro de 0,01mm tiene en tambor 50 divisiones, correspondientes cada una a 0,01 mm.
32
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
APLICACIONES Las figuras N° 21 a 27 muestran las principales aplicaciones del micrómetro.
Fig. Nº 21 . Medición del espesor de un bloque
fig. Nº22 medición del diámetro interno de una rosca.
Fig . Nº23. Medición de la profundidad de una ranura con el micrómetro de profundidad.
Fig Nº24. Medición de un diámetro con el micrómetro tubular Cetemin - Minería & Energía
33
Instrumentación
Fig . Nº25 . uso del micrómetro para Medidas internas (tres contactos)
Fig.Nº26. Uso del micrómetro de gran capacidad, para medir los diámetros de una pieza montada en un torno.
fig. Nº27. Uso del micrómetro de arco profundo, en una medición de partes sobresalientes.
6.4. Otros tipos de micrometros
MICROMETRO PARA INTERIORES
34
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
MICROMETROS PARA PROFUNDIDADES
Instrumentación
Tratándose de mediciones de interior Se ajusta al tornillo micrométrico a medida inferior. se aplica la superficie fija de medición del tornillo micrométrico a la pieza de trabajo y se mueve el husillo de medición hacia la pieza de trabajo girándole hasta que entre en contacto. La posición del tornillo micrométrico ha de ser rectangular en la dirección transversal y longitudinal con relación a la superficie de referencia; en perforaciones hay que orientar el tornillo micrométrico en la dirección transversal al valor máximo, en la dirección longitudinal al valor mínimo. En interiores cuadrados hay que ajustar el tornillo micrométrico tanto en la dirección longitudinal como transversal al valor mínimo. Tornillo micrométrico con apoyo en tres puntos (solamente para perforaciones) Para el ajuste de precisión hay que girar el escape 3 o 4 veces (lo mismo que en el control del punto cero), para que la presión de medición sea siempre igual. Tornillo micrométrico con brazos de medición al emplear este tornillo micrométrico, hay que proceder con especialidad cuidado al efecto de palanca producido por los pies de medición junto con el tornillo, pueden resultar fuerzas que no solamente pueden dar lugar a mediciones erróneas sino también a un deterioro del tornillo micrométrico.
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35
Instrumentación
Ejemplo de lectura con Micrómetro.
Micrómetros digitales La electrónica también se hace presente en los instrumentos de medición que facilitan bastante las tareas de medir, pero por ser muy sensibles hay que tener mucho cuidado en su uso, por lo que se recomienda tener precaución en su empleo.
36
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
7 Cuidado especifico que requieren los instrumentos electrodigitales 7.1. Temperatura a.- Rango de temperaturas de almacenamiento: 20 a 60 ºc En los instrumentos electro digitales hay partes de materiales diferentes (plásticos y metales) que están pegados y que en condiciones excesivamente severas de temperatura pueden dañarse debido a sus diferentes coeficientes expansión térmica. Los papeles térmicos para impresión y las baterías se pueden deteriorar si se almacenan por largos periodos b.- Rango de temperatura de operación: 5 a 40 ºc Los componentes electrónicos de los instrumentos están diseñados para asegurar su operación y cumplir sus especificaciones de funcionamiento, características y confiabilidad dentro de este rango de temperatura. tomar las mediciones a temperatura diferente de 40°C obliga a compensar por la diferencia de temperatura para determinar las dimensiones equivalentes a 40°C,según el instrumento de mediciones y la pieza se expandan o contraigan C.-Máximo gradiente de temperatura: 1.5 ºc Los cambios significativos en la temperatura ambiente no solo afectan exactitud de la medición y la estabilidad dimensional, sino que también la condensación resulte puede dañar los instrumentos de medición al inferir con la detección del sensor y causa enmohecimiento. No utilice un instrumento de medición cerca de un calentador o en luz solar directa. 7.2. Humedad No utilice instrumentos de medición en ambientes con humedad relativa por un periodo prolongado; esto con el fin de evitar la condensación (la cual interfiere con la detección por el sensor), la expansión de las partes hechas con materiales orgánicos y los afectos adversos en los circuitos eléctricos. Por otro lado, si la atmósfera es demasiado seca, la electricidad estática puede causar mal funcionamiento y lesiones al personal. 7.3. Evitar la contaminacion con aceite de corte Asegúrese de que el instrumento de medición no este contaminado con aceite de corte. Después de medir limpie el aceite que haya quedado en el instrumento de medición. Líquidos refrigerantes utilizados en las herramientas de corté en los talleres o líneas de producción. 7.4. La neblina de aceite y polvo son indeseables Limpie frecuentemente la neblina de aceite y polvo de las partes móviles. 7.5. Evite la exposición a rayos ultravioletas y luz solar directa. No exponga los instrumentos de medición a los rayos ultravioleta, ya que deterioran las partes de plástico, la pantalla de cristal líquido (LCD), etc.
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37
Instrumentación
7.6. La electricidad estatica es indeseable. Los efectos de la electricidad estática varían de acuerdo con el tipo de instrumento de medición y el lugar donde ocurre la descarga eléctrica. Cuando una descarga ocurre directamente sobre la clavija conectora del puerto de salida de datos es posible que se transmitan datos erróneos. si la descarga estática es muy fuerte los componentes de los circuitos integrados (CI) pueden resultar dañados. Cuando la atmosfera es seca (especialmente en invierno) la tela de fibra sintética, el hule espuma y otros productos resinosos se electrifican con facilidad. En tales casos es necesario evitar la descarga estática aterrizando la pieza, el cuerpo y la ropa del operador, la mesa de trabajo y el instrumento de medición. Asegúrese de sujetar una resistencia al cable de tierra para proteger de un choque eléctrico. 7.7. Interferencia electrica. EI valor límite de las interferencias de la fuente de poder varia con el caso cuando el instrumento se conecta a una unidad procesadora de datos que utiliza AC, aun si el instrumento funciona con batería. Cuando ocurran errores con frecuencia provea, separada del equipo que causa la interferencia, una fuente de poder exclusiva para el instrumento de medición y las unidades conectadas. (las fuentes de interferencia incluyen motores, limpiadores, ultrasonidos, maquinas.
38
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
CAPÍTULO
III
INSTRUMENTOS DE CALIBRACIÓN
1 Reloj comparador Es un instrumento de gran precisión y claridad, permite la lectura de centésima(s) o milésima(s) de milímetro.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
carátula aguja principal arillo vástago husillo punta de contacto aguja cuentavueltas indicadores pasa/no pasa capuchón
2 Componentes del indicador de cuadrante El recorrido lineal que realiza la espiga palpadora es transportado, por medio de una cremallera a través de un mecanismo de un mecanismo de engranajes, a una aguja rotativa y éste señala sobre un cuadrante, con gran aumento y claridad la medición efectuada. Como la aguja puede dar varias vueltas en el cuadrante (carátula), este tiene una escala pequeña para indicar los milímetros enteros y una escala grande para indicar los centésimas de milímetro, en este caso la escala se extiende en todo el perímetro del cuadrante y está dividido en 100 partes iguales. Una vuelta completa de la aguja corresponde a un desplazamiento del milímetro de la espiga de contacto. Así. Cada división de la escala representa una centésima de milímetro.
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39
Instrumentación
El limbo es giratorio para permitir siempre el ajuste de la aguja con el cero de la escala grande del cuadrante. Los relojes comparadores son fácilmente manejables, se montan y se ajustan en cualquier elemento auxiliar de medición, como son los soportes o aparatos para mediciones interiores.
Se utilizan para controlar si las medidas de la pieza están dentro de los límites admisibles, para verificar los árboles en cuanto a “marcha en redondo” y las superficies en cuanto a planitud y paralelismo. El grado de precisión de las máquinas-herramientas se determina generalmente, con relojes de comparación.
3 El Goniometro El goniómetro es un instrumento que mide o verifica los ángulos mediante un disco graduado en grados; se compone de una regla móvil, que determina la posición con el trazo de referencia de la base del cuerpo y un fijador para fijación de la regla en el ángulo deseado (fig. 1).
40
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
trozo de referencia “0”
disco graduado (girable)
fijador
base deel cuerpo 50°
regla graduada
130°
cuerpo
fig.1
3.1. Unidad de medida El disco graduado del goniómetro puede presentar una circunferencia graduada (360°) o una semi circunferencia graduada (180°) o también un cuadrante graduado (90°). La unidad práctica es el GRADO sexagesimal. El grado se divide en 60 minutos angulares y el minuto se divide en 60 segundos angulares. Los símbolos usados son: grado (º), minuto (‘) y segundo (‘’). Así, 54º03’12” se lee: 54 grados, 31 minutos y 12 segundos. En la figura 1 tenemos representado un goniómetro con lectura de 50º y un ángulo suplementario de 130º.
3.2. Goniómetros Usuales Hay para uso común, en casos de medidas angulares que no exigen mucha precisión, el instrumento indicadores el GONIÓMETRO SIMPLE (figs. 2, 3 y 4). graduación cuerpo
trazo de referencia graduación
articulación
75°
articulación
120° ranura
regla
fig. 2
fig. 3
54° regla
fig. 4
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41
Instrumentación
3.3. Explicación del nonio de 5 minutos el arco total del nonio (fig. 5), de cada lado del “Cero”, es igual al arco total de 23 grados del disco graduado.
fig. 5
ado
co
Dis
du gra
Nonio
El nonio presenta 12 divisiones iguales: 5, 10, 15, 20, 30, 35, 40, 45, 50, 55 y 60 Cada división del nonio equivale a 15 minutos, porque 23° ÷ 12 = (23 x 60)’ ÷ 12 = 1380’ ÷ 12 = 115’ Pero, 2 grados corresponden, en minutos, a 2° x 60’ = 120’. Resulta que cada división del nonio tiene menos 5 minutos de lo que tiene dos divisiones del disco graduado. A partir, por lo tanto, de los trazos en coincidencia, la 1era división del nonio da la diferencia de 5 minutos, la 2da división, 10 minutos, la 3era división 15 minutos y así sucesivamente. Lectura del goniómetro con nonio de 5 minutos (fig. 6) El “cero” del nonio está entre el “24” y “25” del disco graduado, leemos entonces 24º El 2do trazo del nonio (2 x 5’ = 10’) coincide con un trazo del disco graduado. Resulta la lectura completa: 24° 10’. Otros ejemplos de lecturas están en las Fig. 7 y 8 La lectura debe hacerse en el sentido que gira el nonio.
uado
grad
tura
c o de le
sentid
d nti
se
disco
o de tu
c le ra
Nonio
fig. 6
42
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
fig. 7
Instrumentación
sentido de lectu
ra
sentido de lectura
-30° 5ʹ fig. 8
fig. 9
A la regla, se la puede hacer girar de modo de adaptarse con uno de los bordes de la escuadra, con las caras del ángulo que se quiera medir. La posición variable de la regla en torno al disco graduado permite, pues, la medición de cualquier ángulo y el Nonio nos da la aproximación hasta de 5 minutos de grado.
3.4. Características del goniómetro 1. Es de Acero, preferentemente inoxidable. 2. Presentar graduaciones uniformes, finas, profundas. 3. Tener las piezas componentes bien ajustadas. 4. El tornillo de articulación debe dar buen apriete.
3.5. Usos del Goniómetro las Fig. 11 a 15 dan ejemplos de diferentes mediciones de ángulos, piezas o herramientas, en variadas posiciones de regla y escuadra. La fig. 15 presenta un goniómetro montado sobre un soporte (para usar en mesa de trazado, por ejemplo).
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43
Instrumentación
GONIOMETRO EJERCICIOS DE LECTURA
Respuesta
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
44
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
4 Calibrador de Laminas (gage) Son las hojas y/o alambres, debidamente calibrados, que tienen la capacidad de determinar distancias mínimas entre puntos. Sirve para determinar holguras internas donde no es posible introducir un instrumento de medida.
4.1. Calibracion: a. Introducir la laminilla, calibrador, del espesor apropiado entre las partes en medición. b. La laminilla debe entrar y salir con un roce moderado.
Regulación de holgura de válvulas
Verificación de alabeo del árbol de levas
4.2. Cuenta hilos es un juego de láminas en forma de serrucho que dividida en dos partes, nos sirve para verificar el número de hilos por pulgada que tienen los pernos y tuercas americanas, así como también la longitud del paso en milímetros de la rosca de los pernos y tuercas milimétricas.
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45
Instrumentación
Paso
Filete
Cresta
Flanco
Paso
Filete
Cresta
Flanco
Raiz
Raiz
55°
60°
BSP Paralela
Conexión
46
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Cónica
Tubo
NPT
Paralela
Conexión
Cónica
Tubo
IV
CAPÍTULO
ELEMENTOS DE REPRESENTACION GRÁFICA
1 Formatos de papel Son hojas en blanco rotulados con dimensiones estandarizadas, de tal modo la presentación de los dibujos, esquemas, y toda documentación de uso en el taller mecánico debe ser archivada o presentada en estos formatos
A-0 A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7 A-8 A-9 A-10
: : : : : : : : : : :
841 x 1189 mm 594 x 841 mm 420 x 594 mm 297 x 420 mm 210 x 297 mm 148 x 210 mm 105 x 148 mm 74 x 105 mm 52 x 74 mm 37 x 52 mm 26 x 37 mm
Ejemplo: dimisiones de una lámina A-4
297
210
2 Instrumentos de dibujo Para hacer buenos dibujos se necesitan buenos instrumentos: Tablero, compás, escuadra, lápices (p.ej. HB = 272, 2 H = 4), sacapuntas, goma de borrar, papel de lija, tiralíneas.
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47
Instrumentación
3 Rotulado Espacio del formato donde se indican los datos generales y específicos del contenido del dibujo o esquema. Para dibujos de instrucción se recomienda el rotulado siguiente:
N° Plano
Fecha
Nombre
Dibujado por Revisado por
Escala:
Descripción
Si se usa la hoja (DIN A 4) en forma horizontal El rotulado queda siempre a la esquina derecha. Todos los formatos pueden ser usados en forma horizontal o vertical. El margen recuadro es de 5mm y para el lado de la perforación de foliado es de 15 mm.
4 Escala Si queremos representar por ejemplo el bloque del motor en un formato A4, no alcanzaría el dibujo; pero si empleamos una escala de reducción si se podría dibujar, entonces la escala es la relación numérica entre la medida representada en el formato dividida entre la medida real del objeto.
48
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
Escala = Medida en el dibujo/medida real
Escala 1:1 = tamaño natural Escala 2:1 = ampliación (escala 5:1, 10:1) Escala 1:2,5 = reducción (escala 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100)
Longitud de la pieza Escala 1:1 10 7 25 105
Longitud en el dibujo Escala 2:1 20 14 50 210
Escala 5:1 50 35 125 525
Escala 1:2,5 4 2,8 10 42
Nota: Las acotaciones anotadas corresponden Siempre a las medidas reales de la pieza.
5 Lineas en el dibujo Así como los formatos, las líneas en los dibujos también están normalizados, de tal modo tanto el dibujante y la persona que utiliza el plano la entienda sin ninguna duda, cada una de las líneas. A continuación se muestra las líneas más representativas.
linea de sección arista visible
linea de rotura
arista oculta
M20
linea de rosca linea auxiliar de cota
eje de simetria
linea de cota diagonales cruzadas
limite de la rosca rayado
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49
Instrumentación
Ancho mm
Tipos de línea Línea continua (gruesa)
0,7 0,5
Aristas visibles ,límite de rosas
Línea continua (fina)
0,35 0,25
Líneas de cota , líneas auxiliares de cota, Diagonales cruzadas, líneas de rosa
Línea de trazo (espesor mediano)
0,5 0,35
Aristas ocultas
Línea de trazo y punto (gruesa, corta)
0,7 0,5
Línea de sección
Línea de trazo y punto (fina y larga)
0,35 0,25
Línea de eje
Línea a pulso (fina)
0,35 0,25
Línea de rotura
_________________ Trazo:aprox.4mm Espacio: 1mm
__.__.__.__.__.__.__.__. Trazo:aprox.7 mm Espacio:1mm
___.___.___.___.___.___ Trazo: aprox.10 mm Espacio: 1 mm
Uso
6 Vistas de representación Si queremos representar por ejemplo el bloque del motor en un formato A4, no alcanzaría el dibujo; pero si empleamos una escala de reducción si se podría dibujar, entonces la escala es la relación numérica entre la medida representada en el formato dividida entre la medida real del objeto.
50
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
15 Desarrollo de las tres vistas
O
ec oy pr n
ció )
5°
(4
D
profundidad
C
20
35
de
E
Profundidad
ea
C
L
lin
vista superior A F
G
M
ancho
B
H vista lateral
vista de frente
L
E
30
K
A
10
G
B
0
50
E
altura
A
Dibujo técnico
Vista de frente Vista lateral Vista superior
Posición de las vistas
Dirección visual
Posición normal a la derecha de la vista de frente vertical bajo la vista de frente
de frente
Dimensiones máximas ancho altura profundidad (a) (al) (p) a al
de la izquierda de arriba
al a
p p
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51
CAPÍTULO
V
ELEMENTOS DE UNIÓN
1 Definición Pieza cilíndrica de metal cuya superficie tiene un resalte en espiral de separación constante; este se emplea como elemento de unión, suele enroscarse en una tuerca y el mismo puede terminar en punta, planos o cualquier otra forma estandarizada.
2 Tipos de Tornillos • Tornillo De Unión: Se utiliza para la unión de dos piezas y se hace a través de un agujero pasante (sin rosca) de una de ellas y roscando en la otra, como la tuerca. • Tornillo Pasante: Es un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas. Se usan para piezas de fundición o aleaciones ligeras • Espárragos: Es una varilla roscada en los dos extremos sin variación de diámetro. Un extremo va roscando en la pieza mientras que el otro tiene rosca exterior, no tiene cabeza y la sujeción se logra por medio de una tuerca. • Tornillo Autoroscante: Estos se usan para uniones que deban saltarse raramente, se recomienda para metales blandos o aceros de menos 50 Kg. de resistencia, en carrocerías, en mecánica fina y electrónica. • Tornillo Prisionero: Es una varilla roscada por uno o dos extremos, su colocación se realiza entre la tuerca y el tornillo, taladrado previamente. • Si un elemento esta diseñado para ser instalado con una tuerca, se denomina perno. Así, los pernos se aprietan aplicando una par torsión a la tuerca. • Un esparrago (o perno con doble rosca, birlo) es una varilla con rosca en sus dos extremos; uno entra en un agujero roscado ye l otro recibe una tuerca. • Los sujetadores roscado incluyen pernos pasantes, tornillos de cabeza, tornillos de máquina, tornillos prisioneros y una variedad de implementos especiales que utilizan el principio del tornillo.
Perno de cabeza cuadrada paea máquina. (cortesía de phcoll Mfg. Co., Chicago)
Espárrago-rosca basta. (Cortesía de the National Acme, Co., Cleveland.)
Instrumentación
3 Pernos milimetricos Empleado en todo equipo de descendencia europea o asiática, se diferencia de los pernos americanos por el ángulo de hilo, es necesario conocer a simple vista para hacer los ajustes respectivos empleando las llaves correctas a su respectivo torque. La resistencia del perno está determinada por su diámetro y por el material del cual está hecho. Las dimensiones del perno están descritas más abajo. La resistencia y tipo de acero del perno están marcados en alto relieve en la cabeza de los pernos. Los pernos de la serie milimétrica usados en mecánica están fabricados según las normas DIN 931 (y otros); mientras que los pernos usados en estructuras están fabricados según las normas DIN 6914 (y otras). Designaciones para pernos según DIN Clase
Denominación antigua
3.6
4.6
4.8
5.6
5.8
6.8
6.9
8.8
10.9
12.9
14.9
4A
4D
4S
5D
5S
6S
6G
8G
10K
12K
Resistencia estática Rm = σB en N/mm2
nom mín.
300 330
400 400
400 420
500 500
500 520
600 600
600 600
800 800
1,000 1,040
1,200 1,220
1,400
Límite de fluencia Rel = σS en N/mm2
nom mín.
180 190
240 240
320 340
300 300
400 420
480 480
540 540
Otras marcas en los pernos se refieren mayormente al fabricante.
Material para pernos y tuercas Clase
Fabricación del perno en:
Caliente
Frío
Torno
Fabricación de la tuerca en: Caliente
Torno
Clase Clase
3.6
St34
St34
St34KG
4.6
St37, C15
St34, St37
St37KG, 9S20KG
St37
St37KG, 9S20KG
4
5.6
St 50, C35
Cq22, Cq35
C35KG, 35S20KG
St50, C35
St50KG, 35S20KG
5
6.8
St50K, C35K
C35, C45
St50K, C35K
6
8.8
C35, C45
Cq35, Cq45
C35, C45
C35, C45, 35S20
8
10.9
41Cr4
41Cr4
12.9
42CrMo4
42CrMo4
Pernos • la primera cifra da el 1% de la resistencia mínima a la tracción Rm (equivale a la resistencia estática σB) en N/mm2 • la segunda cifra da el décuplo de la relación entre la fluencia mínima R el (equivalente al límite de fluencia σS) y la resistencia mínima a la tracción • ambas cifras multiplicadas entre sí dan el 10% del límite de fluencia mínima • aparte de llevar estos dos grupos de números (separados por un punto), puede llevar la marca y/ó logotipo del fabricante Tuercas • la única cifra da el 1% de la tensión de prueba σL en N/mm2, que equivale a la resistencia mínima a la tracción Rm (resistencia estática σB) de un perno que se puede emparejar con esta tuerca, sin destruir la rosca durante la prueba. • la mayor capacidad de carga (al menor costo) de un conjunto perno-tuerca está dada cuando coinciden el primer grupo de las marcas del perno y el de la tuerca. Cetemin - Minería & Energía
53
Instrumentación
Tabla de torque para pernos y tuercas milimétricas DIN 272 Normal M4 M5 M6 M7 M8 M 10 M 12 M 14 M 16 M 18 M 20 M 22 M 24 M 27 M 30 M 33 M 36 M 39 M 42 M 45 M 48
Llaves Para tuercas 7 4,8,9 8.10 11 10, 13 13, 15, 17 15, 18, 19, 21 22, 23, 24 21, 24, 26 27 27, 30, 34 32, 34, 36, 41 36, 41 41, 46 46, 50 50, 55 55, 60 60, 65 65 70 75
allen
Cal: 4.6
Cal: 5.6
Cal: 6.9
Cal: 8.8
Cal: 10.9
Cal: 12.9
M (Nm)
M (Nm)
M (Nm)
M (Nm)
M (Nm)
M (Nm)
3 4 5 6 6 8
1 1.96 3.43 5.59 8.24 16.67
1.34 2.65 4.51 7.45 10.79 21.58
2.6 5.1 8.73 14.22 21.58 42.17
3.04 6.03 10.3 17.16 25.5 50.01
4.32 8.48 14.71 24.52 35.3 70.61
5.15 10.2 17.53 28.44 42.17 85.32
10 12 14 14 17 17
28.44 45.11 69.63 95.12 135.3
38.25 60.8 93.16 127.5 180.45
73.55 116.7 178.5 245.5 384.1
87.28 138.3 210.8 289.3 411.9
122.6 194.2 299.1 411.9 578.6
147.1 235.4 357.9 490.3 696.3
182.4 230.5 343.2 465.8 632.5 814 1.059.00 1.304.00 1.638.00 1.981.00
245.16 308.91 460.9 622.72 848.3 1.089.00 1.412.00 1.746.00 2.177.00 2.683.00
470.7 598.2 887.5 1.206.00 1.628.00 2.099.00 2.716.00 3.364.00 4.207.00 5.080.00
559 711 1.049.00 1.422.00 1.932.00 2.481.00 3.226.00 3.991.00 4.992.00 6.021.00
784.5 1.000.00 1.481.00 2.010.00 2.716.00 3.491.00 4.531.00 5.609.00 7.012.00 8.473.00
696.3 1.196.00 1.775.00 2.403.00 3.266.00 4.197.00 5.443.00 6.727.00 8.414.00 10.150.00
19 19 22 24 27 30 32 36 36
Nota: valores referenciales, sin lubricación, roscas nuevas
4 Pernos americanos La resistencia del perno está determinada por su diámetro y por el material del cual está hecho. Las dimensiones de los pernos están descritas más abajo. La resistencia y tipo de acero del perno están marcados en alto relieve en la cabeza de los pernos. Los pernos de la serie imperial (pulgadas) usados en mecánica están fabricados según la SAE, norma J429; mientras que los pernos usados en estructuras están fabricados según las normas de la ASTM. Dimensiones del perno según información de: • ANSI B18.2.1 (Hexagonal y Heavy Hex) • ASTM A325 and A490 (Pernos estructurales) • AISC Manual of Steel Construction (Todos)
54
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
Designaciones para pernos según SAE Grado SAE No.
Diámetros de mín. máx.
Resistencia a la tracción psi
Material
Marca
1
1/4 1.5/8
1.1/2 4
60,000 55,000
2
1/4 7/8
3/4 1.1/2
74,000 60,000
Acero de poco carbono
3
1/4 9/16
1/2 5/8
110,000 100,000
Acero con contenido mediano de carbono y trabajado en frío
5
1/4 1.1/8
1 1.1/2
120,000 105,000
Acero con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido
5.1
3/8
85,000
Acero con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido; montado con washer
5.2
1/4
1
120,000
Acero martensítico con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido
7
1/4
1.1/2
133,000
Acero aleado con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido
8
1/4
1.1/2
150,000
Acero aleado con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido
8.2
1/4
1
150,000
Acero martensítico con pequeño contenido de carbono, bonificado y revenido
Acero de poco carbono
Cetemin - Minería & Energía
55
Instrumentación
Designaciones para pernos según ASTM Grado SAE No.
56
Diámetros de mín. máx.
Resistencia a la tracción psi
Material
Marca
A307
1/4 1.5/8
1.1/2 4
60,000 55,000
Acero de poco carbono
A325 Tipo 1
1/2 1.1/8
1 1.1/2
120,000 105,000
Acero con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido
A325
A325 Tipo 2
1/2 1.1/8
1 1.1/2
120,000 105,000
Acero martensítico con pequeño contenido de carbono, bonificado y revenido
A325
A325 Tipo 3
1/2 1.1/8
1 1.1/2
120,000 105,000
Acero resistente al tiempo, bonificado y revenido
A325
A449
1/4 1.1/8 1.3/4
1 1.1/2 3
120,000 105,000 90,000
Acero con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido
A490 Tipo 1
1/4
1.1/2
150,000
Acero aleado, bonificado y revenido
A490
A490 Tipo 3
1/4
1.1/2
150,000
Acero resistente al tiempo, bonificado y revenido
A490
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Instrumentación
Identificación de Pernos
Grado de Dureza
SAE 2
SAE 5
SAE 7
SAE 8
Marcas
Sin Marcas
3 lineas
Material
Acero al carbono
Acero al carbono
Capacidad Tensión Mínima
74 libras por pulgada
120 libras por pulgada
5 lineas Acero al carbono templado 133 libras por pulgada
6 lineas Acero al carbono templado 150 libras por pulgada
Apriete de Pernos (el torque esta expresada en lb.pie) Grado
DiáHilos por metro pulgada Pulgadas
2
2
5
5
7
7
8
8
SECO
con Aceite
SECO
con Aceite
SECO
con Aceite
SECO
con Aceite
¼
20
4
3
8
6
10
8
12
9
¼
28
6
4
10
7
12
9
14
10
5/16
18
9
7
17
13
21
16
25
18
5/16
24
12
9
19
14
24
18
29
20
3/8
16
16
12
30
23
40
30
45
35
3/8
24
22
16
35
25
45
35
50
40
7/16
14
24
17
50
35
60
45
70
55
7/16
20
34
26
55
40
70
50
80
60
½
13
38
31
75
55
95
70
110
80
½
20
52
42
90
65
100
80
120
90
9/16
12
52
42
110
80
135
100
150
110
9/16
18
71
57
120
90
150
110
170
130
5/8
11
98
78
150
110
140
140
220
170
5/8
18
115
93
180
130
210
160
240
180
¾
10
157
121
260
200
320
240
380
280
¾
16
180
133
300
220
360
280
420
320
7/8
9
210
160
430
320
520
400
600
460
7/8
14
230
177
470
360
580
440
660
500
1
8
320
240
640
480
800
600
900
680
1
12
350
265
710
530
860
666
990
740
Cetemin - Minería & Energía
57
Instrumentación
5 Uso del torquimetro Esta herramienta de precisión es empleada para dar el apriete de los pernos y tuercas según su especificación técnica, existen tres tipos de torquimetros, mas empleados: • Torquimetro de golpe • Torquimetro de aguja • Torquimetro de reloj Todos ellos vienen en unidades de torsión en: lb.pie, kg.m, N.m
Torquimetro de reloj
58
Saber, Saber Hacer, Saber Ser
Torquimetro de golpe
Instrumentación
6 Uso del torquimetro 1° Identificar si el perno es milimétrico o americano, si hubiera alguna duda, emplear el cuenta hilos para determinar con exactitud su procedencia 2° Medir el diámetro de la rosca del perno 3° Identificar el grado del perno 4° Verificar el paso de la rosca 5° Con estos datos encontrados, acudir a la tabla de torque, tanto en milímetros o pulgadas 6° regular según la unidad de medida y su respectivo valor de torque
Ejemplo • Perno cuya cabeza tiene el numero 8.8 • Diámetro de la rosca 12 mm • Con estos datos verificamos el torque en la tabla de torque.
Cetemin - Minería & Energía
59