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Universidad autónoma del Caribe.

Facultad de Ingeniería mecánica. Laboratorio de Procesos Industriales II. Hoja de presentación. Fecha de realización Grupo Profesor Tema

29 – 08 - 2016 ID Ing. Oscar Méndez. Informe: Instrumentos de Medición.

Integrantes del grupo Nombre: Andrew Leiva. Melissa Castro. OBJETIVOS.



Conocer y utilizar adecuadamente los principales instrumentos de medición empleados en la fabricación de componentes y piezas, conocidos como calibrador y tornillo micrométrico.  Conocer las partes que conforman los instrumentos de medición.  Conocer el funcionamiento de los instrumentos de medición.  Realizar mediciones de piezas determinar y establecer el margen de error en la lectura.

INTRODUCCION. La toma de medidas es un común denominador en las prácticas de los laboratorios, debido a la importancia que radica en conocer propiedades físicas

como el volumen, el peso y área, para lo que es necesario el uso de distintos instrumentos capaces de proporcionar los datos que serán de utilidad para la determinación de las ya nombradas características. Es por lo anterior que surge la necesidad de manejar correctamente dichos instrumentos para así poder desarrollar de manera satisfactoria, procedimientos que requieren las magnitudes de ciertos cuerpos, teniendo en cuenta también sus unidades. El calibrador es un instrumento comúnmente usado, cuya escala se presenta en milímetros y permite realizar mediciones a objetos pequeños valiéndose de bastante precisión gracias a sus 2 o 3 cifras decimales; razón por la que surge la importancia y necesidad de conocer su funcionamiento y manejo a través de la determinación de las magnitudes de un grupo de cuerpos, y el posterior análisis de los datos obtenidos.

MARCO TEORICO.

Definiciones y generalidades Metrología es la ciencia que trata de las medidas, de los sistemas de unidades adoptados y los instrumentos usados para efectuarlas e interpretarlas. Abarca varios campos tales como la metrología térmica, eléctrica, acústica, dimensional etc. Sistemas de unidades de medida Un sistema de unidades de medida es un conjunto de unidades confiables, uniformes y adecuadamente definidas que sirven para satisfacer las necesidades de medición. Posteriormente surgieron otros sistemas de unidades pero el empleo en la práctica conducía a dificultades por la conversión entre dichos sistemas, por lo que el Comité Internacional de la Conferencia General de Pesas y Medidas se dedicó a la tarea de crear un único Sistema Internacional (SI). Para ello analizó todos los sistemas existentes y adoptó uno cuyas unidades fundamentales eran el metro, el kilogramo y el segundo, junto con otras cuatro unidades fundamentales (grados Kelvin, etc.) cinco suplementarias (radián, etc.) y también otras derivadas (Newton, etc. ). A continuación se definen las directamente relacionadas con la metrología dimensional: · Tiempo:

Segundo (s).

Es la duración de 9.192.631.770 periodos de radiación correspondiente a la transición entre los dos niveles hiperfinos del átomo de Cesio 133. · Longitud:

Metro (m).

Es la longitud de la trayectoria recorrida por la luz en el vacío durante un lapso de 1/299.792.458 de segundo. · Angulo plano: Radián (rad). Es el ángulo plano comprendido entre dos radios de un círculo que interceptan, sobre la circunferencia de este círculo, un arco de longitud igual al del radio.

Errores de verificación. Concepto de incertidumbre. Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son iguales, aunque las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento, el mismo método, el mismo procedimiento y el mismo ambiente ( repetitibilidad ); si variamos alguno de estos factores las lecturas aun variarán más (reproductibilidad). Esta variación podrá ser mayor o menor pero siempre existirá. Estos errores se clasificarían de la siguiente forma: Ø Debidos al instrumento. Ø Debidos al operario. Ø Debidos al ambiente de medición. Teniendo en cuenta la imperfección de medida debida a las causas citadas, definiremos incertidumbre o inexactitud como a la diferencia entre los valores máximos y mínimos obtenidos. Debidos al instrumento Son las causas atribuibles al propio instrumento y pueden deberse a defectos de fabricación (imposible realizar instrumentos perfectos). Estos pueden ser por deformaciones, falta de linealidad, falta de paralelismo, etc. Debidos al operario Muchas de las causas del error aleatorio se deben al operario que realiza la medición, estos podrían clasificarse desde dos puntos de vista: los debidos al comportamiento del operario (alteraciones emocionales, agudeza visual, cansancio, etc.) y los debidos al procedimiento de medición que sigue. Así deberán de tenerse en cuenta y controlar los que a continuación se citan: · Error por el uso de instrumentos no calibrados: No debieran de utilizarse instrumentos de fecha de calibración vencida o sospechosos que presenten anormalidades de funcionamiento hasta que no sean calibrados y autorizados para su uso. · Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones: La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza por medir, el instrumento o ambos, por lo tanto es un factor importante que debe considerarse para elegir adecuadamente el instrumento de medición para cualquier aplicación particular.

· Error por instrumento inadecuado: Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cuál es el instrumento o equipo de medición más adecuado para la aplicación de que se trate en función de: - Cantidad de piezas a medir. - Tipo de medición (externa, interna, altura, profundidad. etc.) - Tamaño de la pieza y exactitud deseada. - Etc... · Error por puntos de apoyo: Especialmente en los instrumentos de gran longitud, la manera como se apoya el instrumento provoca errores de lectura. · Errores por el método de sujeción del instrumento: El método de sujeción del instrumento puede causar errores tales como la deflexión del soporte del instrumento etc. que redundan en la medida realizada. · Error por distorsión: Gran parte de la inexactitud que causa la distorsión de un instrumento puede evitarse manteniendo en mente la ley de Abbe: la máxima exactitud de medición es obtenida si el eje de medición es el mismo del eje del instrumento.

· Error de paralaje: Este error ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición. Ver fig 3.2.

· Error de posición: Este error lo provoca la colocación incorrecta de las caras de medición de los instrumentos, con respecto de las piezas a medir. Ver fig 3.3.

· Error por desgaste: Los instrumentos de medición como cualquier otro objeto, son susceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso. En el caso concreto de los instrumentos de medición, el desgaste puede provocar una serie de errores durante su utilización, por ejemplo: deformándose de sus partes, juego entre sus ensambles, falta de paralelismo o plenitud entre las caras de medición, etc.. Estos errores pueden originar, a su vez decisiones equivocadas por tanto, es necesario someter a cualquier instrumento de medición a una inspección de sus características. CALIBRADOR O PIE DE REY El calibre, también denominado cartabón de corredera o pie de rey, es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgadas. Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio. Mediante piezas especiales en la parte superior y en su extremo, permite medir dimensiones internas y profundidades. Posee dos escalas: la inferior milimétrica y la superior en pulgadas. Componentes:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Mordazas para medidas externas. Mordazas para medidas internas. Coliza para medida de profundidades. Escala con divisiones en centímetros y milímetros. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido. Botón de deslizamiento y freno.

PRESICIÓN Y EXACTITUD La precisión y exactitud de las mediciones están relacionadas con los errores cometidos en la obtención de las mismas. La precisión en el valor medio es proporcional al inverso del error casual o estadístico. Se obtendrá una alta precisión si el error estadístico es pequeño y será baja si dicho error es grande. La exactitud por otra parte se relaciona con el error sistemático. La exactitud será alta cuando los errores sistemáticos sean pequeños y será baja si éstos son grandes. En algunos casos una alta exactitud puede implicar un error casual pequeño pero en general, esto no es así. Error absoluto, error relativo. Bien sea una medida directa (la que da el aparato) o indirecta (utilizando una fórmula) existe un tratamiento de los errores de medida. Podemos distinguir dos tipos de errores que se utilizan en los cálculos: 

Error absoluto. Es la diferencia entre el valor de la medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que las de la medida.



Error relativo. Es el cociente (la división) entre el error absoluto y el valor exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto. no tiene unidades.

EXPERIENCIA. En esta primera experiencia de laboratorio de procesos dos, el instructor nos dio las tutorías referentes a lo que es medir y con que podemos medir y en este caso el instrumento que utilizamos fue el pie de rey que es algo difícil a simple vista pero no es así cuando ya sabes de fondo sus verdaderas funciones. Cada grupo escogió dos objetos para medir con este instrumento, nuestro objeto No1 para trabajar fue una cajita de jugo, con característica establecida es de 200 ml.

El jugo tiene unas medidas de 3.7cm *4.8cm *11.9cm respectivamente son ancho, largo y alto esto se hizo para obtener el volumen experimental por que el real es de 200 ml que viene estipulado por el producto; haciendo esos cálculos el volumen que nos arrojó el resultado fue de 211 cm^3. Error absoluto= |Vreal – Vexperimental| Error absoluto= |200ml – 211ml| Error absoluto= 11 ml

Error relativo=

Error absoluto ∗100 Valor real

Error relativo=

11 ∗100 200

Error relativo= 5.5

Nuestro objeto No 2 fue una botella de agua con una característica establecida de 60 gr.

Para hallar experimentalmente el peso de la botella de agua se debe pesar en una báscula la botella vacía, luego con el líquido y por último se hace una resta para saber ese peso. PESO DE LA BOTELLA VACÍA: 35g PESO DE LA BOTELLA CON H2O: 98.44g PESO DEL H2O: PESO LLENA CON H2O-PESO VACÍO (98.44-35) g = 63.44g

Error absoluto= |Vreal – Vexperimental|

Error absoluto= |60gr – 63.44gr| Error absoluto= 3.44gr Error relativo=

Error absoluto ∗100 Valor real

Error relativo=

3.44 ∗100 60

Error relativo= 5.73

CONCLUSIONES. El uso de instrumentos no presenta mayor dificultad pero hay que ser muy meticulosos a la hora de tomar medidas ya que un mal movimiento puede alterar los datos que se observan en ellos. El manejo de los errores debe realizarse con sumo cuidado ya que ignorarse por ejemplo la cifra suministrada por el instrumento se obtendría datos con poca exactitud que no son convenientes al momento de realizar el análisis. Asi mismo es relevante conocer el manejo de los instrumentos de medición y sus escalas ya que se no ser asi, las cantidades determinadas en la experimentación resultarían incoherentes y poco exactas.

REFERENCIA.  http://www.imh.eus/es/comunicacion/dokumentazioirekia/manuales/proyecto-medicion-tridimensional-en-fabricacionmecanica-con-equipos-portables/metrologia-dimensional  http://coello.ujaen.es/congresos/cicum/ponencias/Cicum2010.2.0 2_Ruiz_y_otros_Error_incertidumbre_precision.pdf