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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA CIVIL

INFORME N° 06 – 2017 – EPIC UNA PUNO

Dirigido al : Jorge.

Licenciado, CONDORI MAMANI,

De Roy

SUCAPUCA VARGAS, Joseph

:

Estudiante de II SEMESTRE del curso de laboratorio de FISICA I.

Asunto : VERNIER.

MONOGRAFIA SOBRE EL

Fecha

18/01/2017

FISICA I

:

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Cumplo con informar el experimento de laboratorio del año en curso en el laboratorio del pabellón de laboratorio de Física, presento la monografía del Pie de Rey (Vernier), el cual detallo a continuación que hago de su alcance para su consideración y evaluación.

………………………………………………. EL VERNIER (PIE DE REY) Definición: 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. Mordazas para medidas externas. 2. Mordazas para medidas internas.

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO 3. Coliza para medida de profundidades. 4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros. 5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada. 6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido. 7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido. 8. Botón de deslizamiento y freno. Historia: Pedro Nunes, conocido también por su nombre latino como Petrus Nonius (Alcácer do Sal, Portugal, 1492 - Coímbra, 1577), matemático, astrónomo y geógrafo portugués, del siglo XVI. Inventó en 1514 el nonio, un dispositivo de medida de longitudes que permitía, con la ayuda de un astrolabio, medir fracciones de grado de ángulos, no indicadas en la escala de los instrumentos. Pierre Vernier (Ornans, 1580 - Ornans, 1637) matemático francés, es conocido por la invención en 1631 de la escala vernier para medir longitudes con gran precisión y basado en el de Pedro Nunes. Dada la primera invención de Pedro Nunes (1514) y el posterior desarrollo de Pierre Vernier (1631), en la actualidad esta escala se suele denominar como nonio o vernier, siendo empleado uno u otro termino en distintos ambientes, en la rama técnica industrial suele ser más utilizado nonio. Por lo tanto se puede atribuir el invento del calibre pie de rey tanto a Pedro Nunes como a Pierre Vernier. Aplicación: Calibre de precisión utilizado en mecánica por lo general, que se emplea para la medición de piezas que deben ser fabricadas con la tolerancia mínima posible. Las medidas que toma pueden ser las de exteriores, interiores y de profundidad.

Modo de uso: Como leer un Calibre (en milímetros).

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO La regla del instrumento es graduada en 1mm. La escala del nonio está dividida en 50 partes de 0,02mm y cada quinta parte está numerada de 1 a 10, que significa decimales.

Examinando el ejemplo de arriba constatamos que el cero de la escala móvil “pasó” de la graduación 13mm. Recorriendo con los ojos la extensión de la escala móvil vemos que la graduación que coincide con una graduación cualquiera de la escala fija es de 72 (primera graduación no numerada después del 7), por lo tanto, debemos agregar a los 13mm, 0,72mm, totalizando 13,72mm que es la lectura del calibre. El principio del nonio también se aplica en las lecturas en pulgadas y tanto en la división de fracciones ordinarias como en fracciones decimales. A-………. 13, 00 B-………. 0, 7213,72 mm es su medida Mediciones de Interiores y Exteriores Si usted está usando un calibre Pie de Rey tipo universal Starrett Serie 125, la medición de interiores se realiza utilizando patas superiores.

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO A diferencia de la serie 125, el calibre Starrett Serie 1251 para trabajo pesado no posee las patas superiores para mediciones de interior. En este caso, existe la necesidad de agregarle la medida obtenida de las puntas de las patas inferiores cuando son cerradas, para llegar a la medida correcta y completa.

La medida mínima “A” es 10mm (0,394”) para el rango de 300mm (12”) y 20mm (0,787”) para las franjas de 50mm (20”), 600mm (24”) y 1000mm (40”). Al usar un calibre Pie de Rey Starrett 123 graduado solamente en milímetros o solamente en pulgadas, el procedimiento es el mismo para mediciones de interiores o exteriores, usando la escala superior (mediciones de interiores) o la inferior (mediciones de exteriores).

Ajuste Fino. Después de colocar las patas del calibre en contacto con la pieza a ser medida, deslizando la pata móvil a lo largo de la regla graduada, apriete el tornillo del dispositivo de ajuste fino. Gire la tuerca del ajuste fino hasta que las patas se ajusten perfectamente a la pieza a ser medida, Apriete el tornillo de la traba para fijar la pata móvil con el nonio en la posición obtenida.

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En el siguiente Link, tenemos una guía interactiva sobre cómo medir con un calibre pie de rey de manera fácil y didáctica: http://www.clickstarrett.com/treinamentometrologia/ Lecturas: Existen en el mercado calibres de pie de rey de tres tipos, los de lectura grabada directa, los de lectura con reloj analógico y los de lectura digital.

Tipos especiales: Existen diversas formas de calibres pie de rey en el mercado, según sea la utilización que se le tenga que dar, las longitudes de las patas y de la regla son especiales y de grandes longitudes, (hasta 2000 mm de regla y 200 mm de patas) en la siguiente lista estenlos más habituales: 

Con patas en escuadras hacia el interior o hacia el exterior.



Con la pata de la regla escalada cilíndrica.



Con las patas paralelas largas y estrechas.



Con la pata de la regla escalada desplazable.



Con puntas en la escuadra hacia el exterior.

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO 

Para trazar.



Con reloj e indicador de precisión constantes.



Con partas terminadas en punta o puntas cónicas.



Calibre para zurdos.



Con la pata de la corredera, girable o inclinable.



Tornero normal y de patas largas (no el tornero).



Para medición de 3 y 5 labios, que se utiliza para la medición de fresas, escariadores, brocas y ejes de cuñas por ejemplo.



Con patas intercambiables.



Para controlar los discos de freno de los vehículos.



Para pedidas de ranuras.



Especiales de medida de profundidad.

Algún pie de rey especial:

Calibre de medición Universal Pie de rey interno

Calibración: FISICA I

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO Nota: Paratener en cuenta. Para todo tipo de elementos de medición (calibre pie de rey, micrómetros, goniómetros, etc.) es necesario contar con un registro donde aparecerá detallado sus datos (el código del mismo, la marca, la resolución, el rango de medida etc.) y los valores tomados de cada control (una planilla donde muestra cada medida realizada, las diferencias, la repetibilidad, la incertidumbre, etc.) Los siguientes datos son de suma importancia: Tener una identificación única: Por ejemplo, para calibre pie de rey se puede asignar un código, como ser PR (Pie de Rey) y debe contar con un número único. Con las siglas “PR008” identificamos al calibre pie de rey número 8 por ejemplo. Atención: La identificación puede realizarse con un lápiz de tipo eléctrico, el cual graba en la superficie del calibre, NO se debe utilizar en los calibres pie de rey digitales con la pila (batería) puesta, tomar la precaución de retirarla antes de grabar. Marca del fabricante: Es importante tener en cuenta la marca para poder realizar estudios estadísticos de cuales marcas suelen tener problemas con determinado tipo de medida. Por ejemplo según registros la marca XX suele desgastarse más la zona de interiores que la marca FF. Adicionales: Rango de medición. Resolución. Método de calibración manual: 

Elementos necesarios para la calibración: *Caja de bloques patrones. *Anillos patrones o micrómetro de exterior con resolución 0.001 (previamente calibrado) *Mármol de referencia



Acondicionamiento del calibre: *Limpiar el calibre correctamente. *Verificar que no presente golpes. *Cerrar las mandíbulas y verificar que no permita el pasaje de luz entre ellas.



Acondicionamiento de los elementos para la calibración *Limpiar los bloques para que no queden rastros de gratitud (la gratitud de las manos suele traer inconvenientes para el “pegado” de las galgas una con otras). *Verificar que los elementos no presenten golpes o fisuras.

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO *Contar con los certificados actualizados de las calibraciones de las galgas, los anillos y el micrómetro (* = en caso de necesitarlo). Recordar que cada elemento debe estar perfectamente identificado. 

Método de calibración propiamente dicho:

Un método de calibración muy efectivo puede ser el siguiente: - Mandíbulas de exteriores: Definir 11 puntos en la escala total del calibre. Es fundamental que se cuente con el punto inicial y el punto final del rango (1 punto para el inicial y 1 punto para el final). Los 9 puntos restantes deberán estar equidistantes en el resto de la escala del calibre. Armar pilas de bloques patrones para poder formar cada punto de medida y controlar con el calibre. Registrar la medida tomada y realizar 3 repeticiones como mínimo. Cada medida con sus repeticiones y sus promedios deberá ser registrada. El procedimiento de aceptación será tenido en cuenta por el personal de metrología autorizado en base a las normativas utilizadas por la empresa. - Mandíbulas de interiores: Una vez controladas (y aceptadas) las mandíbulas de exteriores se deberán proceder a controlar las de interiores. Ya sabiendo que las mandíbulas de exteriores han sido aprobadas, las de interiores serán controladas en 5 puntos equidistantes (en caso de no contar con el micrómetro milesimal, estaremos sujetos a controlar el calibre con los anillos de referencia que tengamos eligiendo 5 a criterio). - Coliza de profundidad: Una vez controladas (y aceptadas) las mandíbulas de interiores, procederemos a medir en 1 punto cualquiera del recorrido con 3 repeticiones. Colocar sobre el mármol un bloque patrón de manera vertical donde apoyará el calibre para luego deslizar el vástago hasta tocar el mármol. Dentro del registro de calibración se deberá tener en cuenta la incertidumbre de la medición (Todo lo referido a incertidumbre será detallado más adelante ya que es un tema de características particulares y muy complejas). Atención: El procedimiento de calibración mencionado es sólo un ejemplo que puede ser aplicable en caso de no contar con normativas ni procedimientos de calibración. Método de calibración mediante Software: FISICA I

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO Información sobre el programa de calibración QMSOFT (Windows) 2000 Se utiliza el programa siguiente: MESCHI4W Sirve para la calibración de diferentes tipos de pies de rey, medidores de profundidad según las siguientes normas - Calibres pie de rey DIN 862 - Calibres pie de rey (serie métrica) Australian standard AS 1984 - 1977 - Calibres pie de rey British standard BS 887: 1982 - Calibres pie de rey (serie métrica) Norme Française NF E 11-091 Imagen del Programa:

Ventajas y desventajas de los calibres pie de rey: -

Ventajas:

*De uso fácil y rápido *De diversas formas y tamaños para cualquier necesidad *Fácil de trasladar *Los calibres mecánicos presentan buena durabilidad (resistentes frente a golpes y desgaste) *Muy recomendable en relación precio-calidad - Desventajas

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO *Inferior en rendimiento frente a un micrómetro. Esto se debe a “La máxima exactitud puede obtenerse únicamente cuando el eje del instrumento está alineado con el eje de la pieza que está siendo medida” Ernst Abbe (1890). *Requiere de elementos costosos para su calibración. *Los calibres digitales tienen menor durabilidad (por golpes o por ser mojados con alguna sustancia). Calibre (instrumento) Para otros usos de este término, véase Calibre. El calibre, también denominado calibrador, cartabón de corredera o pie de rey, es un instrumento de medición, principalmente de diámetros exteriores, interiores y profundidades, utilizado en el ámbito industrial. El vernier es una escala auxiliar que se desliza a lo largo de una escala principal para permitir en ella lecturas fraccionales exactas de la mínima división. Para lograr lo anterior, una escala vernier está graduada en un número de divisiones iguales en la misma longitud que n-1 divisiones de la escala principal; ambas escalas están marcadas en la misma dirección.1 Es un instrumento sumamente delicado y debe manipularse con habilidad, cuidado, delicadeza, con precaución de no rayarlo ni doblarlo (en especial, la colisa de profundidad). Deben evitarse especialmente las limaduras, que pueden alojarse entre sus piezas y provocar daños.

COMPONENTES

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Componentes del pie de rey. 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. 1. Mordazas para medidas externas. 2. Mordazas para medidas internas. 3. Sonda para medida de profundidades. 4. Escala con divisiones en centímetros y milímetros. 5. Escala con divisiones en pulgadas y fracciones de pulgada. 6. Nonio para la lectura de las fracciones de milímetros en que esté dividido. 7. Nonio para la lectura de las fracciones de pulgada en que esté dividido. 8. Botón de deslizamiento y freno. PARTES DEL CALIBRADOR PIE DE REY Las partes fundamentales de un calibre, que determinan su funcionamiento, son la regla que sirve de soporte:

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Y la corredera o parte móvil que se desliza por la regla:

Estas dos partes forman el calibre:

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En todo momento la medida de exterior, interior y profundidad es la misma, al estar definida por la posición de la corredera sobre la regla, y que permite hacer la lectura de la medida en la escala de la regla y en el nonio.

Las tres formas de medida que un calibre de ajustador nos permite hacer: exterior, interior y profundidad. Con un mismo instrumento de medida:

Cuando el calibre está cerrado, su indicación es cero:

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Este tipo de calibre suele llamarse calibre de ajustador y es el modelo más común de calibre. Número de escalas principales en calibradores vernier La escala principal está graduada en uno o dos lados, como lo muestra la TABLA 1. El calibrador vernier tipo M por lo general tiene graduaciones únicamente en el lado inferior. El tipo CM tiene graduaciones en los lados superior e inferior para medir exteriores e interiores. El tipo M, diseñado para mediciones en milímetros y pulgadas, tiene graduaciones en los lados superior e inferior, una escala está graduada en milímetros y la otra en pulgadas.

Tabla 1. Número de escalas principales en calibradores vernier

Tipo

Número de escalas

Unidad o tipo de medición

M

1

Pulgadas y milímetros

M

2

Pulgadas y milímetros

CM

2

Medición de exteriores e interiores

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO Otros tipos

Pie de rey digital.

Calibre para medir troncos de árboles. 

Cuando se trata de medir diámetros de agujeros grandes que no alcanza la capacidad del pie de rey normal, se utiliza un pie de rey diferente llamado de tornero, que solo tiene las mordazas de exteriores con un mecanizado especial que permite medir también los agujeros.



Cuando se trata de medir profundidades superiores a la capacidad del pie de rey existen unas varillas graduadas de diferente longitud que permiten medir mayor profundidad.



Existen modernos calibres con lectura directa digital que son más precisos que los anteriores.

Galería de ejemplos Artículo principal: Nonio En un calibre hay que tener en cuenta el rango de medida, la amplitud que puede medirse y la apreciación, la mínima medida que puede apreciarse, podemos ver, a título de ejemplo, unos calibres para ver estas características. Como referencia tomaremos un rango de medidas de 0 a 100 mm, y la forma de la escala de la regla y el nonio o escala vernier, dan lugar a las distintas configuraciones de calibres pie de rey. Con un nonio de 10 divisiones tiene una apreciación de 0,1 mm y una longitud de 9 mm, para poder medir hasta 100 mm la escala de la regla tiene que tener una extensión de 109 mm como mínimo:

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Si ese mismo calibre tendría las 10 divisiones en una longitud de 19 mm, tendría la misma apreciación 0,1 mm, en una mayor extensión y necesita una escala de la regle de 119 mm:

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Si las 10 divisiones se reparten en una longitud de 29 mm, la escala de la regla tendrá que tener una longitud de 129 mm para poder medir hasta 100 mm con una apreciación de 0,1 mm:

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Con un nonio o vernier de 20 divisiones la apreciación es de 0,05 mm, si el nonio tiene una longitud de 19 mm, para poder medir hasta los 100 mm la regla tiene que tener una longitud de 119 mm

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Si el nonio de 20 divisiones lo extendemos a 39 mm, conserva la misma apreciación 0,05 mm, y la regla tiene que medir 139 mm para poder medir hasta los 100 mm:

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Un nonio de 40 divisiones dará lugar a una apreciación de 0,025 mm y necesita una longitud de 39 mm, la escala de la regla, para poder medir 100 mm, necesita legra hasta los 139 mm:

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El nonio de 50 divisiones tiene una apreciación de 0,02 mm, con una longitud de 49 mm, la regla tendrá que medir 149 mm para poder medir hasta 100 mm:

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Estas son las configuraciones más comunes de un calibre pie de rey con escala nonio o vernier, normalmente, no se especifica, dado que esta forma de nonio o vernier se considera la normal, peno se suene denominar n-1, dado que la longitud de la escala nonio o vernier es n-1, siendo n el número de divisiones. Existe otra forma de escala nonio o vernier, no tan usuales, que se denominan n+1, dado que la longitud de la escala nonio o vernier es n+1, siendo n el número de divisiones, podemos ver algunos ejemplos de es tipo. En los nonios o escalas vernier n+1 el punto de medida es la división de la derecha, indicada con el número 0 y se extiende de derecha a izquierda para buscar la coincidencia que indica la parte decimal, hasta la división 10, que coincide con una división de la regla cuando la lectura en un numeró de milímetros entero, al igual que la división indicada con el número 0. En este ejemplo tenemos un nonio de 10 divisiones, por lo tanto, da una apreciación de 0,1 mm, en una longitud de 11 mm hacia la izquierda del cero de medida. La escala de la regla necesita 11 divisiones a la izquierda del cero, para poder medir hasta 100 mm la escala de la regla tiene que medir 111 mm, con 11 mm a la izquierda del cero como ya se ha dicho.

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Un nonio de 10 divisiones, con la misma apreciación de 0,1 mm, con una longitud de 21 mm a la izquierda del cero, necesita una regla, para medir hasta 100, de 121 mm, con 21 mm a la izquierda del cero de medida, esta configuración aunque puede parecer extraña, cumple las mismas condiciones que los casos n-1.

Otro ejemplo de escala nonio o vernier n+1 en un calibre, con 20 divisiones, con una apreciación de 0,05 mm, y una longitud de 21 mm a la izquierda del cero, necesita una regla, para medir hasta 100 mm, de 121 mm, con 21 mm a la izquierda del cero.

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Si estas 20 divisiones la extendemos en 41 mm, tenemos la misma apreciación 0,05 mm, y la regla tendrá que medir 141 mm, para poder medir hasta 100 mm, con 41 mm a la izquierda del cero:

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Una escala n+1 de 40 divisione s tiene una apreciación de 0,025 mm y el nonio o vernier tiene una longitud de 41 mm, y la regla, para poder medir 100 mm, mide 141 mm, y 41 mm a la izquierda del cero de medida:

Con 50 divisiones, la apreciación es de 0,02 mm y una longitud de 51 mm, la regla necesita una longitud de 151 mm, para poder medir 100 mm, y como en todos los casos n+1 los 51 mm están a la izquierda del cero de medida:

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La escala nonio o vernier tanto si son n-1 o n+1 presentan características similares, la apreciación depende únicamente del número de divisiones, con distinta orientación de esta escala respecto a la regla, las escalas más comunes son las n-1, sobre todo en calibres pie de rey, pero las escalas n+1 no son descartables. Calibre digital Con las nuevas tecnologías, y su amplio ámbito de aplicación, es fácil entender que la electrónica digital se aplica a los instrumentos de medida, y los calibres ni serian una excepción. Hay distintos modelos de calibres digitales que dependen del fabricante, podemos ver un ejemplo de este tipo de calibre y sus características generales.

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“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO” UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO – PUNO Podemos ver que en la corredera no hay una escala nonio o Vernier sino nos pulsadores y una pantalla de visualización digital, cuando se conecta la pantalla muestra los dígitos.

Con el calibre cerrado pulsando la puesta a cero el calibre se pone a cero.

Y el calibre ya esta disponible para realizar mediciones.

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Los calibres digitales presentan distintas opciones como: presentar la medida en milímetros pulgadas, bloquear la medida, conexión USB, etc. El principal inconveniente es el alto precio que este tipo de calibre todavía presenta.

BIBLIOGRAFIA https://es.wikipedia.org/wiki/Calibre_(instrumento) http://metrologia.fullblog.com.ar/calibre-pie-de-rey-711224354220.html http://www.boch.net/qmsoftsp.htm (Consultar para más detalles). http://metrologia.fullblog.com.ar/calibre-pie-de-rey-711224354220.html

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