Metrología dimensional

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Metrología dimensional

1 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.

En este módulo nos vamos a centrar únicamente en la metrología dimensional que es la que se encarga de las técnicas de medición que determinan correctamente las magnitudes lineales y angulares aunque de forma más general también se aplica a este concepto la de la evaluación de formas y de acabado superficial.

2 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.

En Francia, a finales del S.XVIII, se estableció el primer sistema de unidades de medida : El sistema métrico. Este sistema presentaba un conjunto de unidades coherentes para las medidas de longitud, volumen, masa etc. y estaba basado en dos unidades fundamentales : el metro y el kilogramo. Su variación es decimal, de donde recibe su nombre.

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.

Existe también otro denominado sistema inglés que en la actualidad es empleado de forma casi de forma exclusiva en Estados Unidos e Inglaterra, aunque por su influencia también se usa en otro países. Sin embargo se están realizando esfuerzos para adoptar el SI, pero todavía transcurrirá un periodo de tiempo antes de que dejen de usarlo.

2.1 Unidades de longitud

Siendo el metro la unidad fundamental de longitud, para su empleo en mecánica general resulta demasiado grande por lo que es necesario el empleo de submúltiplos, siendo la unidad más comúnmente empleada el milímetro (mm). Se muestra a continuación los submúltiplos más empleados en mecánica general.

1 milímetro (mm) = 0.001m

1 décima (de mm) = 0.1mm

1 centésima (de mm) = 0.01mm

1 milésima (de mm) o micra = 0.001mm.(también 1µm)

Refiriéndonos al sistema inglés, la unidad de longitud diremos que es la pulgada (pulg) y la relación con el milímetro es :

1 pulg = 25.4mm

2.2 Unidades de ángulo

Siendo el radián la unidad del SI, tampoco resulta práctico su uso empleándose el grado sexagesimal (º) y sus submúltiplos. Se muestran a continuación la relación con el radian y con sus submúltiplos :

1º = p/180 rad

1º = 60 minuto (60’ )

1 minuto = 60 segundos (60’’)

3 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.

3.1 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.

El error instrumental tiene valores máximos permisibles, establecidos en normas o información técnica del fabricante y puede determinarse mediante la calibración del instrumento de medición. Esta es la comparación de las lecturas proporcionadas por el instrumento de medición contra un patrón de mayor exactitud conocida.

3.2 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

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