Metrologia Dimensional

Metrología dimensional

Conceptos básicos de la metrología

Elementos dimensionales.

M.C. Luis Robles Escoto.

Carlos Tame Ojeda.

04/06/2013

| carlos tame

INTRODUCCION

El presente trabajo de investigación dará a conocer a fondo lo que es la metrología dimensional, además de sus campos de aplicación. Se mencionará también la clasificación de dichos campos así como su aplicación práctica de la metrología dimensional (en qué aspectos de la vida se aplica y para qué nos puede servir como sociedad y más que nada como lo podemos aplicar nosotros como ingenieros industriales).

También se hablará de cuáles son los errores más comunes en la medición y qué consecuencias o problemas le traen a la metrología dimensional, además de cuáles son algunas recomendaciones para poder evitar estos errores tan comunes.

Por último se verá la clasificación de los más importantes instrumentos y aparatos de medición de la metrología dimensional, para poder identificar a cada uno de ellos y saber para que los podemos usar y en que los podemos aplicar en un futuro no muy lejano como ingenieros industriales.

Conceptos básicos de metrología

La metrología es la ciencia y técnica que tiene por objeto el estudio de los sistemas de pesos y medidas, y la determinación de las magnitudes físicas.

Históricamente esta disciplina ha pasado por diferentes etapas; inicialmente su máxima preocupación y el objeto de su estudio fue el análisis de los sistemas de pesas y medidas antiguos, cuyo conocimiento se observa necesario para la correcta comprensión de los textos antiguos. Ya desde mediados del siglo XVI, sin embargo, el interés por la determinación de la medida del globo terrestre y los trabajos que al efecto se llevaron a cabo por orden de Luis XIV, pusieron de manifiesto la necesidad de un sistema de pesos y medidas universal, proceso que se vio agudizado durante la revolución industrial y culminó con la creación de la Oficina Internacional de Pesos y Medidas y la construcción de patrones para el metro y el kilogramo en 1872.

Establecidos ya patrones de las unidades de medida fundamentales por la oficina mencionada, la metrología se ocupa hoy día, sin olvidar su vertiente histórica, del proceso de medición en sí, es decir, del estudio de los procesos de medición, incluyendo los instrumentos empleados, así como de su calibración periódica; todo ello con el propósito de servir a los fines tanto industriales como de investigación científica.

La palabra metrología viene del griego "metro" que significa medir, y "logos" que significa ciencia; es por lo tanto la ciencia de las mediciones, los métodos y los medios de medición. Busca uniformar las mediciones en el ámbito internacional, así como las mejores y más económicas formas de medir para diferentes aplicaciones de la ciencia, la industria y los que haceros diarios de todas las personas.

Su importancia queda al descubierto si pensamos por solo unos instantes en todas las actividades del quehacer diario que involucran mediciones. Para uniformar las mediciones

en todos los países, se ha establecido en el mundo una infraestructura metrológica de carácter jerárquico y cuya máxima autoridad es el Buró Internacional de Pesos y Medidas (BIPM), actualmente con sede en París, Francia. Este reúne científicos de muchos países y ellos deciden en cuanto a la definición de las unidades de medida de tal manera que sea posible realizar las definiciones en los laboratorios nacionales (NMI) de cada país.

Unidad de Medida

Una magnitud es algo que se puede medir si se compara con un patrón, ejemplo: longitud, peso, velocidad, etc. Las unidades son los nombres que reciben los patrones, que miden las magnitudes (metro, kilogramos, metros por segundo, etc.).

Una magnitud se puede expresar con diferentes unidades. Ejemplo: La longitud se expresa en metros, pies, millas, etc. Por eso se estableció una unidad básica para cada magnitud existente, en el caso de la longitud, es el metro.

También existen las unidades múltiplos y las unidades submúltiplos que son proporciones equivalentes de una sólo unidad.

Ejemplo: El kilómetro es un submúltiplo del metro, porque es mil veces un metro y el milímetro es un múltiplo del metro, porque es la milésima de un metro. Por lo anterior, los múltiplos y los submúltiplos no necesitaron de patrones para comparar por provenir de una única unidad.

Una magnitud puede ser fundamental, como la longitud, y también derivada, como la velocidad, porque está compuesta de otras magnitudes fundamentales que son la longitud y el tiempo.

Algunas magnitudes tienen una dirección y se denominan vectoriales, como lo son: Fuerza, velocidad, aceleración, desplazamiento, etc.

Sistema Internacional de Medida

También conocido como sistema métrico, establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente. Fue creado por el Comité Internacional de Pesas y Medidas con sede en Francia. Estableció 7 magnitudes fundamentales y creó los patrones para medirlas:

• Longitud

• Masa

• Tiempo

• Energía eléctrica

• Temperatura

• Intensidad luminosa

• Cantidad de sustancia

Y otras 2 magnitudes completarías:

• Ángulo plano.

• Ángulo sólido.

También estableció muchas magnitudes derivadas, que no necesitan de un patrón, por estar compuestas de magnitudes fundamentales.

Patrón de Medida

Un patrón de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como fundamento para crear una unidad de medida.

Muchas unidades tienen patrones, pero en el sistema métrico sólo las unidades básicas tienen patrones de medidas.

Los patrones nunca varían su valor. Aunque han ido evolucionando, porque los anteriores establecidos fueron variables y, se establecieron otros diferentes considerados invariables.

Ejemplo de un patrón de medida sería: "Patrón del segundo: Es la duración de 9 192 631 770 períodos de radiación correspondiente a la transición entre 2 niveles viperinos del estado fundamental del átomo de Cesio 133".

De todos los patrones del sistema métrico, sólo existe la muestra material de uno, es el kilogramo, conservado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas. De ese patrón se han hecho varias copias para varios países.

Para conocer los patrones del sistema métrico, consultar el artículo unidad básica del SI.

Errores de Medición

Es común que se cometan estos errores, por falta de sensibilidad del aparato medidor y por las deficiencias de precisión de quien mide o del aparato, por eso el valor medido es aproximado y no exacto.

Tablas de Conversión

No todas la unidades del SI han sido adoptadas en el mundo entero, menos en la industria. Los países anglosajones utilizan muchas unidades del SI, pero todavía emplean unidades propias de su cultura como el pie, la libra, la milla, etc. En la navegación todavía se usan la milla y legua náuticas. En las industrias del mundo todavía se utilizan unidades como: PSI, BTU, galones por minuto, galones por grano, barriles de petróleo, etc.

Por eso todavía son necesarias las tablas de conversión, que convierten el valor de una unidad al valor de otra unidad de la misma magnitud. Ejemplo: Con una tabla de conversión se convierten 5 pies a su valor correspondiente en metros, que sería de 1,524.

Al convertir unidades se cometen inexactitudes, porque el valor convertido no equivale con la unidad original, debido a que el valor del factor de conversión también es inexacto.

Ejemplo: 5 libras son aproximadamente 2,268 kilogramos, porque el factor de conversión indica que 1 libra vale aproximadamente 0,4536 kilogramos.

Pero 5 libras equivalen a 2,26796185 kilogramos porque el factor de conversión indica que 1 libra equivale a 0,45359237 Kilogramos.

Sin embargo, la exactitud al convertir unidades no es práctica, pues basta tener valores aproximados, pero en algunas ocasiones si es necesario convertir con exactitud.

Tipos de Unidades de Medida

• Unidades de longitud

• Unidades de masa

• Unidades de tiempo

• Unidades de temperatura

• Unidades de superficie

• Unidades de volumen

• Unidades de velocidad

• Unidades de trabajo, energía y calor

• Unidades de potencia

• Unidades de fuerza y peso

• Unidades de presión

• Unidades de densidad de masa

• Unidades de peso específico

• Unidades de viscosidad

• Unidades eléctricas

Instrumentos de medición directa

La regla de acero es la herramienta más común en un taller mecánico, esta se emplea cuando se desea hacer una medición rápida y sin un grado alto de exactitud. Fig. 3.4. Las reglas de acero se fabrican con graduaciones en:

1. Pulgadas con fracciones.

2. Pulgadas con decimales.

3. Milímetros con medios milímetros.

Fig. 3.5.

La exactitud que se logra de la medida en todos los casos depende de las condiciones y del correcto uso de la regla. Fig. 3.6.

Se fabrican en

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