Metro Logia
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METROLOGIA CARLOS BENIGNO BENITES ESTEVES DOCENTE MECANICA DE PRODUCCION
Metrología
La metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) 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. Desde mediados del siglo XVI, sin embargo, el interés por la determinación de la medida del globo terrestre y los trabajos que 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. En Física e Ingeniería, medir es la actividad de comparar magnitudes físicas de objetos y sucesos del mundo real. Como unidades se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares, y la medición da como resultado un número que la relaciona entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace ésta conversión.
METROLOGIA ELECTROMECANICA
INSTRUMENTOS DE MEDICION DIRECTA La mayoría de los instrumentos básicos de medición lineal o de propósitos generales están representados por la regla de acero, vernier , o el micrómetro. Las reglas de acero se usan efectivamente como mecanismo de medición lineal; para medir una dimensión la regla se alinea con las graduaciones de la escala orientadas en la dirección de medida y la longitud se lee directamente. Las reglas de acero se pueden encontrar en reglas de profundidad, para medir profundidades de ranuras, hoyos, etc. También se incorporan a los calibradores deslizables, adaptados para operaciones de mediciónes lineales, a menudo más precisos y fáciles de aplicar que una regla de medición. Un tipo especial de regla de acero es el vernier o calibrador.
CALIBRADOR O VERNIER
El calibrador es un instrumento de precisión usado para medir pequeñas longitudes (décimas de milimetros), de diámetros externos, internos y profundidades, en una sola operación. El calibrador vernier fue elaborado para satisfacer la necesidad de un instrumento de lectura directa que pudiera brindar una medida fácilmente, en un sola operación. El calibrador típico puede tomar 3 tipos de mediciones: exteriores, interiores y profundidades, pero algunos además pueden realizar mediciones de peldaño y ángulos.
El vernier consiste en una escala base graduada en milímetros y un dispositivo que puede deslizarse sobre la escala base, llamado nonio, que sirve para aumentar la precisión de la escala base El vernier es una escala auxiliar o secundaria que se desliza a lo largo de una escala principal para permitir en ésta lecturas exactas de la mínima división. Una escala vernier está graduada en un número n de divisiones iguales en la misma longitud que n-1 divisiones de la escala principal; ambas escalas están marcadas en la misma dirección. Como se ve en la figura el vernier tiene 10 divisiones en la escala secundaria (también llamada escala vernier o escala nonio) que coinciden con el espacio que abarcan 9 divisiones de la escala graduada principal.
Si x es la longitud entre cada división del nonio y la longitud entre cada división de la escala base es y, se tiene que: La diferencia de longitudes de la división de la escala base y del nonio se llama precisión y de acuerdo con la expresión anterior es igual a : Proceso de Medición: 1. El objeto a medir se coloca de tal forma que las puntas de medición del instrumento toquen los extremos del objeto. La longitud del objeto es igual a ky más una pequeña longitud diferencial , que por ser menor que la división de la escala base no se puede determinar con exactitud, sin el uso del nonio. Si L es la longitud del cuerpo se tiene que: Como x es menor que y, se encontrara una división en el nonio que coincida (o esté muy cerca de) con una división de la escala base.
Fue inventado en 1631 por Pierre Vernier para interpretar con mayor aproximación las fracciones decimales (de longitudes o angulos) gracias a subdivisiones lineales o fracciones de arco. Al vernier suele llamársele también "nonio" en honor del científico Portugués Pedro Nunes (1492?1577), quien inventó un sistema de lecturas a base de círculos concéntricos que dividen la circunferencia en n partes iguales, es decir, 89, 88, 87, etc., con las que lograba mayor aproximación en las lecturas de ángulos; a ambos dispositivos, suele llamárseles indistintamente "nonio" o "vernier", a pesar de ser tan distintos entre sí. Los calibradores vernier en milímetros tienen 20 divisiones que ocupan 19 divisiones de la escala principal graduada cada 1mm, o 25 divisiones que ocupan 24 divisiones sobre la escala principal graduada cada 0.5 mm, por lo que dan legibilidad de 0.05 mm y 0.02 mm, respectivamente.
TIPOS DE VERNIER
Los vernier se clasifican en dos tipos: el estándar y el largo Vernier estándar: Este tipo de vernier es el más comúnmente utilizado, tiene n divisiones iguales que ocupan la misma longitud que n-1 divisiones sobre la escala principal Vernier largo: El vernier largo está diseñado para que las graduaciones adyacentes sean más fáciles de distinguir. Este vernier tiene 20 divisiones que ocupan 39 mm sobre la escala principal. Calibradores grandes y pequeños: Hay calibradores disponibles en diversos tamaños, con rangos de medición de 100 mm a 3 m (4 a 120 pulg). Los que tienen rango de 300 mm (12 pulg) o menos son clasificados como pequeños, los de rango mayor como grandes.
Vernier Tipo M: Llamado calibrador con barra de profundidades: Tiene un cursor abierto y puntas para medición de interiores. Está graduado con 20 divisiones en 39 mm para el tipo con legibilidad de 0.05 mm, o en 50 divisiones en 49 mm para el tipo con legibilidad de 0.02 mm. Están diseñados para facilitar la medición de peldaño, ya que tienen el borde del cursor al ras con la cabeza del brazo principal cuando las puntas de medición están completamente cerradas. Vernier Tipo CM: Tiene un cursor abierto, está diseñado en forma tal que las puntas de medición de exteriores puedan utilizarse en la medición de interiores, cuenta con un dispositivo de ajuste para el movimiento fino del cursor. Tienen una mayor resistencia al desgaste y daño. Vernier circular (goniómetro): Es una modificación del vernier lineal, que mide ángulos, se utiliza montado en un teodolito. ERRORES DE MEDICIÓN CON CALIBRADORES 1.- Error inherente a la construcción del calibrador. 2.- Error de paralaje 3.- Condiciones ambientales y fuerza de medición
Nonio
RESEÑA HISTORICA
Pedro Nunes, conocido también por su nombre latino como Petrus Nonius (Alcácer do Sal, Portugal, 1492 Coimbra, 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.
Vernier
Se denomina vernier, en honor al matemático francés "Pierre Vernier" quien la inventó, a la escala secundaria de un instrumento destinada a apreciar fracciones de la unidad menor, aumentado la precisión. En castellano se utiliza con frecuencia la voz "Nonio" destinada a apreciar fracciones de la unidad menor, aumentado la precisión.
CALIBRADOR O PIE DE REY
El calibrador o vernier, conocido también como pie de rey, consiste usualmente en una regla fija de 12 cm con precisión de un milímetro, sobre la cual se desplaza otra regla móvil o reglilla. La reglilla graduada del vernier divide 9mm en 20 partes iguales de manera que pueden efectuarse lecturas con una precisión de un vigésimo de milímetro.
Calibre (instrumento)
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 (1/10 de milímetro o hasta 1/20 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada y en su nonio de 1/128 de pulgadas.
El inventor de este instrumento fue el matemático francés Pierre Vernier (1580 (?) - 1637 (?)), y la escala secundaria de un calibre destinada a apreciar fracciones de la unidad menor, se la conoce con el nombre de Vernier en honor a su inventor. En castellano se utiliza con frecuencia la voz nonio para definir esa escala. Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual 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.
CALIBRADOR O PIE DE REY
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 mas utilizado nonio, si bien el termino vernier es común en la enseñanza y en las ciencias aplicadas, aquí tomaremos el termino nonio al ser el mas antiguo y por tanto el que aporto la idea original, considerando, en todo caso, nonio y vernier como términos sinónimos.
Nonius o Vernier, Calibre o pie de rey
Es un aparato destinado a medir longitudes y consta de una regla graduada fija y otra móvil (reglilla). Presionando sobre el pulsador de la regilla la deslizamos sobre la regla fija. La lectura se realiza en la regla fija (graduada en milímetros y pulgadas), pero la regilla nos permite apreciar una fracción de la unidad impresa en de la regla fija
DESARROLLO
En la zona 1, se miden espesores y diámetros exteriores En la zona 2, se miden diámetros interiores En la zona3, se miden profundidades
La reglilla está dividida en 10 unidades. El valor de una de sus unidades se calcula viendo la longitud que abarcan sobre la regla superior las diez unidades de la reglilla y dividiendo ese valor en 10 partes. En el applet que vamos utilizar- ver esquema a continuación- las divisiones de la regla se suponen en milimétros y por lo tanto el valor de una de ellas será: 19 mm/ 10=1,9 mm
La menor medida que puede apreciar el nonius es la diferencia entre el valor de la primera división de la reglilla -el 1-y el valor que tiene a su derecha arriba en la regla ( la raya de los 2 mm). En el modelo que muestra el applet la regilla tiene una distancia del cero al uno de 1,9 mm y arriba, en la regla, un poco más a la derecha está la división de los 2 mm, por lo tanto 2-1,9=0,1. Apreciación mínima: 0,1 mm. La incertidumbre que acompaña a la medida realizada con este nonius es de: ± 0,1 mm.
Para conocer el valor de una medida escribiremos el número tomando las primeras cifras de la regla superior y la última cifra la calcularemos pormedio de la reglilla inferior Veamos el ejemplo de la figura anterior. Se leen el la regla - la superior- la distancia que va entre su cero y le cero de la regilla 12 mm y a continuación la siguiente cifra de la medida se busca en la regilla y será la del número de esta cuya raya de posición justo coincida con una división de la regla. Como el único que coincide con una divisón de arriba es e 6, la medida será :12,6 mm En notación inglesa 12.6 mm que es la separación de la boca del nonius . La expresión del resultado con su incertidumbre será 12,6 ± 0,1 mm
La Escala a vernier (nonios)
Una escala a vernier es una escala pequeña, movible colocada al lado de la escala principal de un instrumento que mide. Se nombra después de su inventor, vernier de Pierre (1580 - 1637). Permite que hagamos medidas a una precisión de una fracción pequeña de la división más pequeña en la escala principal del instrumento. (en el primer ejemplo debajo de la "fracción pequeña" está un décimo.) Las escalas a vernier se encuentran en muchos instrumentos, por ejemplo, espectroscopios, ayudas para los telescopios astronómicos etc. Un ejemplo específico, el calliper a vernier, se considera abajo.
Usar una escala a vernier
El cuadro 1 demuestra una lectura de escala a vernier cero. Note que 10 divisiones de la escala a vernier tienen la misma longitud que 9 divisiones de la escala principal.
Cuadro 1
En los ejemplos siguientes asumiremos que la división más pequeña en la escala principal es 1m m así que las divisiones en la escala a vernier son 0·9m m por cada uno. La posición de el cero de la escala a vernier nos dice el número del centímetro y del milímetro en nuestra medida. Por ejemplo, en el cuadro 2, la lectura es una pequeña sobre 1·los 2cm.
Cuadro 2
Para encontrar una lectura más exacta, considere el cuadro 3 (que es una vista magnificada de la parte del cuadro 2).
Cuadro 3
En efecto, estamos intentando encontrar la distancia, x. Para encontrar x, encuentre la marca en la escala a vernier que coincide lo más casi posible con una marca en la escala principal. En el cuadro 3 es obviamente la tercera marca. ¿Ahora, está claro que ............ x = d - d?
Recordando que cada división en la escala principal es 1m m y que cada división en la escala a vernier es 0·9m m, tenemos: x = 3m m - 3(0·9)m m = 3(0·1)mm Por lo tanto, la lectura en el ejemplo es: 1·los 23cm Semejantemente, si hubiera sido, por ejemplo, la séptima marca en la escala a vernier que había estado exactamente enfrente de una marca en la escala principal, la lectura sería: 1·los 27cm Por lo tanto, el nivel de la precisión de un instrumento que tenga una escala a vernier depende de la diferencia entre el tamaño de la división más pequeña en la escala principal y el tamaño de la división más pequeña en la escala a vernier. En el ejemplo arriba, esta diferencia es 0·las medidas de 1m m hechas usando este instrumento se deben indicar tan como: lectura ±0·1m m.
Otro instrumento pudo tener una escala como la que esta' demostrada en el cuadro 4.
Cuadro 4
Por lo tanto, la precisión es: 1m m - (49/50)m m = (1/50)m m = 0·02m m. Los resultados de las medidas hechas usando este instrumento se deben por lo tanto indicar como: lectura ±0·02m m. Este principio se utiliza en el calliper a vernier demostrado abajo.
Los diagramas ilustran cómo utilizar un calliper a vernier para medir: A. el diámetro interno de un cilindro hueco
B. las dimensiones externas de un objeto
C. la profundidad de un agujero en un pedazo de metal.
A
B
C
Instrucciones en uso
El calibrador a vernier es un instrumento que mide extremadamente exacto; el error de lectura es 1/20 milímetro = 0,05 milímetros. Cierre las quijadas ligeramente en el objeto que se medirá. Si usted está midiendo algo con una sección transversal redonda, cerciórese de que el eje del objeto sea perpendicular al calibrador. Esto es necesario asegurarse de que usted está midiendo el diámetro completo y no simplemente un acorde. No haga caso de la escala superior, que está calibrada en pulgadas. Utilice la escala inferior, que está en unidades métricas. Note que hay una escala fija y una escala que resbala. Los números de la negrilla en la escala fija son centímetros. Las marcas de la señal en la escala fija entre los números de la negrilla son milímetros.
Hay diez marcas de la señal en la escala que resbala. La marca extrema izquierda de la señal en la escala que resbala le dejará leer en la escala fija el número de milímetros enteros que las quijadas están abiertas.
En el ejemplo arriba, la marca extrema izquierda de la señal en la escala que resbala está entre 21 milímetros y 22 milímetros, así que el número de milímetros enteros es 21. Encontramos después los tenths de milímetros. Note que las diez marcas de la señal en la escala que resbala son la misma anchura que nueve marcas de las señales en la escala fija. Esto significa que eso en la mayoría una de las marcas de la señal en la escala que resbala alineará con una marca de la señal en la escala fija; el otros faltarán.
El número de la marca alineada de la señal en la escala que resbala le dice el número de tenths de milímetros. En el ejemplo arriba, la 3ro marca de la señal en la escala que resbala está en coincidencia con la que esta' sobre ella, así que la lectura del calibrador es (21,30 el ± 0,05) milímetro. Si dos marcas adyacentes de la señal en la escala que resbala miran alinearon igualmente con sus contrapartes en la escala fija, entonces la lectura son media manera entre las dos marcas. En el ejemplo arriba, si las 3ro y 4tas marcas de la señal en la escala que resbalaba miraran para ser alineadas igualmente, entonces la lectura sería (21,35 el ± 0,05) milímetro. En esas ocasiones raras cuando la lectura apenas sucede ser un número "agradable" como 2 centímetros, no se olvidan de incluir los lugares decimales cero que demuestran la precisión de la medida y del error de lectura. Tan no 2 centímetros, pero algo (2,000 ± 0,005) centímetro o (20,00 ± 0,05) milímetro.
Principio de funcionamiento
El sistema consiste en una regla sobre la que se han grabado una serie de divisiones según el sistema de unidades empleado, y una corredera o carro móvil con un fiel o punto de medida, que se mueve a lo largo de la regla.
Dada una escala de medida, podemos apreciar hasta su unidad de división más pequeña, siendo esta la apreciación con la que se puede dar la medición, es fácil percatarse que entre una división y la siguiente hay más medidas, que unas veces esta más próxima a la primera de ellas y otras a la siguiente.
Para poder apreciar distintos valores entre dos divisiones consecutivas, se desarrolló una segunda escala que se denomina nonio o vernier, gravada sobre la corredera y cuyo punto cero es el fiel de referencia, hay que tener en cuenta que el nonio o vernier es esta segunda escala, no el instrumento de medida o el tipo de medida a realizar, tanto si es una medición lineal, angular, o de otra naturaleza, y sea cual fuere la unidad de medida. Esto es, si empleamos una regla para hacer una medida, solo podemos apreciar hasta la división más pequeña de esta regla; si además disponemos de una segunda escala, llamada nonio o vernier, podemos distinguir valores más pequeños.
El nonio o escala vernier toma un fragmento de la regla, en el sistema decimal un múltiplo de diez menos uno, 9, 19,... y lo divide en un número más de divisiones 10, 20,..., en la figura tomamos 9 divisiones de la regla y la dividimos en diez partes iguales, es el caso más sencillo, de tal modo que cada una de estas divisiones sea de 0,9 unidades de la regla. Esto hace que si la división cero del nonio coincide con la división cero de la regla, la distancia entre la primera división de la regla y la primera del nonio sea de 0,1; que entre la segunda división de la regla y la segunda del nonio haya una diferencia de 0,2; y así, sucesivamente, de forma que entre la décima división de la regla y la décima del nonio haya 1,0, es decir: la décima división del nonio coincide con la novena de la regla, según se ha dicho en la forma de construcción del nonio. Esto hace que en todos los casos en los que el punto 0 del nonio coincide con una división de la regla el punto diez del nonio también lo hace.
Cuando la división uno del nonio coincide con una división de la regla, el fiel está separado 0,1 adelante. De modo general, el fiel indica el número entero de divisiones de la regla, y el nonio indica su posición entre dos divisiones sucesivas de la regla.
Apreciación del nonio
Una escala nonio tiene cuatro características que la definen:
n: el numero de divisiones del nonio A: la apreciación, medida más pequeña que puede representar. k: constante de extensión, que determina la longitud del nonio para una misma apreciación L: su longitud en las mismas unidades de la regla
de estas variables solo n y k son independientes y A y L dependen de las primeras del siguiente modo la apreciación es:
y la longitud del nonio es:
donde k es un numero entero mayor o igual que 1, normalmente 1 o 2 cuando se quiere facilitar la lectura.
En el caso visto hasta ahora, con n = 10, tenemos que:
en el caso visto k = 1, por tanto:
En el caso de que k = 2, tendríamos:
un nonio de 19 mm de longitud y 10 divisiones tendría la misma apreciación, en el doble de longitud, lo que facilita su lectura, al estar sus divisiones mas separadas.
Nonio de 20 divisiones
Podemos ver otro ejemplo, que junto con el anterior, son los más utilizados en el sistema decimal. Con un nonio de 19 de longitud y 20 divisiones, con lo que tendríamos una apreciación:
que en este caso, seria:
el caso mas normal es con k = 1, por tanto:
Las longitudes del nonio de 10 divisiones y K = 2 y 20 divisiones y k= 1 es la misma 19 mm, como puede verse, pero en este segundo caso las 20 divisiones dan una apreciación de 0,05 que en el caso anterior es de 0,1, por la diferencia en el numero de divisiones. Para un calibre Pie de Rey es la mayor apreciación dado que divisiones más pequeñas no serian apreciables a simple vista, y seria necesaria un equipo óptico auxiliar.
Nonio de 50 divisiones
La apreciación del instrumento, una división del nonio, equivale a 0,02, cada cinco divisiones son 0,02 * 5 = 0,1. En el nonio o escala vernier, se puede ver que cada cinco divisiones están marcadas con un numero del 0, para indicar el fiel y comienzo de la escala, y correlativamente del 1 al 10 indicando las décimas de milímetro. La segunda fotografía representa en detalle el nonio de la misma imagen, indicando la lectura: 3,58, con dos trazos rojos, uno indica el 3, el valor de la regla anterior al fiel, y la otra la cuarta marca después del 5 en el nonio. Aun tratándose de una fotografía perfectamente ampliada el señalar una lectura con mas precisión de 3,6 es dificultosa. Es fácil percatarse de las dificultades de este calibre para diferenciar medidas de esta precisión, y aunque si se fabrican y comercializan calibres de esta apreciación, en la practica resulta poco útil internar realizar mediciones de más apreciación de 0,05 mm en un calibre a simple vista.
La apreciación de este calibre como en los casos anteriores, corresponde a la expresión:
que sustituyendo los valores, tenemos:
operando, da como resultado:
Esta apreciación esta grabada en la parte superior del calibre como se puede ver, su longitud con k = 1, es:
Uso del nonio
El uso del nonio en los instrumentos de medida esta muy generalizada, y se emplea en todo tipo de medidas, es el calibre, sin lugar a dudas, donde su utilización es más general y popular.
Este instrumento de medida, de gran precisión, para su coste, versátil y practico ha alcanzado una amplia difusión en los más distintos ámbitos
Nonio en la escalas sexagesimal
Hasta ahora hemos visto nonios o escala vernier, en el sistema decimal, cuando una unidad inferior es la decimal parte, esto es un dígito a la derecha del anterior. En sistemas no decimales, como por ejemplo el sexagesimal, también se emplea este sistema de medición y la escala del nonio se puede representar en la unidad inferior. En el sistema sexagesimal, el de medida de ángulos por ejemplo, en grados, minutos y segundos, donde un grado son sesenta minutos y un minuto sesenta segundos, podemos emplear un nonio del siguiente modo.
Partiendo de una regla graduada en grados sexagesimal podemos ver que la apreciación del nonio es:
donde n es el numero de divisiones, y la aprecia vendrá dada en grados sexagesimal, por tanto podemos decir:
donde la apreciación vendrá dada en minutos sexagesimal.
Buscando el número n de divisiones entre los divisores de sesenta, tendremos una escala en minutos, por ejemplo para n= 6, l apreciación será de 10 minutos:
La longitud del nonio en unidades de la regla de medida será: que para un valor k= 1, nos dará una longitud del nonio de: esto es: la longitud del nonio o vernier es de 5 grados.
Si hacemos k= 2, tendremos una longitud mayor, con lo que conseguimos unas divisiones mas separadas, dando mas claridad a la lectura y permitiendo grabar los valores de las divisiones en algunos casos:
lo que resulta:
Esto es valido para distintos valores de n, procurando en toda caso, que el valor de la apreciación, resulte practica dando números redondos en la unidad que nos interesa, veamos otro ejemplo.
Si tomamos un valor de n= 12 y k= 1, nos dará:
Con lo que tenemos una apreciación de 5 minutos de grado, en una escala clara y perfectamente coherente con el sistema de medida empleado.
TORNILLO MICROMETRICO O PALMER
Es un instrumento de medición longitudinal capaz de valorar dimensiones de milésimas de milímetro, en una sola operación. El tornillo micrométrico se usa para longitudes menores a las que puede medir el calibrador o vernier. El tornillo micrométrico consta de una escala fija y una móvil que se desplaza por rotación. La distancia que avanza el tornillo al dar una vuelta completa se denomina paso de rosca. La precisión del tornillo esta dada por: P = paso de rosca / No. de divisiones de la escala móvil Si en un tornillo micrométrico la escala fija esta graduada en medios milímetros, o sea el paso de la rosca es esa distancia, y la móvil tiene 50 divisiones, la precisión con que se puede medir una longitud será de 1/100 de milímetro.
Dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando este se mueve mediante el giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del tambor en movimiento lineal del husillo. Un pequeño desplazamiento lineal del husillo corresponde a un significativo desplazamiento angular del tamor; las graduaciones alrededor de la circunferencia del tambor del orden de micras permiten leer un cambio pequeño en la posición del husillo. Cuando el husillo se desplaza una distancia igual al paso de los hilos del tornillo, las graduaciones sobre el tambor marcan una vuelta completa. La lectura del micrómetro debe hacerse utilizando fuerza constante en la calibración a cero y en las lecturas de mediciones, para lograr esto, la mayor parte de los micrómetros tienen adaptado un dispositivo de fuerza constante (matraca), concéntrico al tambor, que transmite una fuerza regulada constante al tamborhusillo. El vernier y micrómetro son los instrumentos más utilizados en la industria metalmecánica.
Las partes principales que constituyen un Micrometro 1. Cuerpo principal en forma de C (bastidor). Sobre él están montadas todas las demás partes. 2. Palpador fijo o yunke. Es el tope fijo con el que se hacen las mediciones. 3. Palpador móvi o husillol. Es el tope móvil con el que se hacen las mediciones. Sobre éste está la escal graduada en milímetros, correpondientes a la abertura entre los dos palpadores. 4. Tambor graduado. Corresponde a la lectura en submúltiplos de 1/n de milímetros, donde n es el número de divisiones del tambor. 5. Escala cilíndrica graduada o escala vernier. Corresponde a la lectura de vernier, para milésimas de milímetros. La escala cilíndrica (vernier) divide cada parte de la escala del tambor en m pates iguales. 6. Botón de fricción (matraca o trinquete). Dispositivo regulador de presión constante entre los palpadores, a fin de asegurar la mejor medición y evitar daños al instrumento. 7. Palanca o tuerca de fijación. Tornillo
TIPOS DE MICROMETROS
MICROMETROS PARA APLICACIÓN ESPECIAL: Micrómetros para tubo: este tipo de micrómetro esta diseñado para medir el espesor de la pare3d de partes tubulares, tales como cilindros o collares . Existen tres tipos los cuales son: 1.- Tope fijo esférico 2.- Tope fijo y del husill0o esféricos 3.- Tope flujo tipo cilíndrico
MICROMETRO PARA RANURAS: En este micrómetro ambos topes tiene un pequeño diámetro con el objeto de medir pernos ranurados, cuñeros, ranuras, etc., el tamaño estándar de la porción de medición es de 3 mm de diámetro y 10 mm de longitud.
MICROMETRO DE PUNTAS: Estos micrómetros tiene ambos topes en forma de punta . Se utiliza para medir el espesor del alma de brocas, el diámetro de raíz de roscas externas , ranuras pequeñas y otras porciones difíciles de alcanzar. El ángulo de los puntos puede ser de 15 ,30, 45, o 60 grados . Las puntas de medición normalmente tiene un radio de curvatura de 0, 3 mm, ya que ambas puntas pueden no tocarse ; un bloque patrón se utiliza para ajustar el punto cero. Con el objeto de `proteger las puntas , la fuerza de medición en el trinquete es menor que la del micrómetro estándar de exteriores. MICROMETRO PARA CEJA DE LATAS: Este micrómetro esta especialmente diseñado para medir los anchos y alturas de cejas de latas. MICROMETRO INDICATIVO: Este micrómetro cuenta con un indicador de carátula . El tope del arco `puede moverse una pequeña distancia en dirección axial en su desplazamiento lo muestra el indicador. Este mecanismo permite aplicar una fuerza de medición uniforme a las piezas.
MICROMETRO DE EXTERIORES CON HUSILLO NO GIRATORIO: En los micrómetros normales el husillo gira con el tambor cuando este se desplaza en dirección axial . A su vez, en este micrómetro el husillo no gira cuando es desplazado . Debido a que el husillo no giratorio no produce torsión radial sobre las caras de medición , el desgaste de las mismas se reduce notablemente. Este micrómetro es adecuado para medir superficies con recubrimiento, piezas frágiles y características de partes que requieren una posición angular especifica de la cara de medición del husillo. MICROMETRO CON DOBLE TAMBOR: Una de las características del tipo no giratorio con doble tambor, es que la superficie graduada del tambor esta al ras con la superficie del cilindro en que están grabadas la línea índice y la escala vernier , lo cual permite lecturas libres de error de paralaje. MICROMETRO TIPO DISCOS PARA ESPESOR DE PAPEL: Este tipo es similar al micrómetro tipo discos de diente de engrane , pero utiliza un husillo no giratorio con el objeto de eliminar torsión sobre la superficie de la pieza, lo que hace adecuado para medir papel o `piezas delgadas.
MICROMETRO DE CUCHILLAS: En este tipo los topes son cuchillas por lo que ranuras angostas cuñeros, y otras porciones difíciles de alcanzar pueden medirse . MICROMETROS PARA ESPESOR DE LAMINAS: Este tipo de micrómetros tiene un arco alargado capaz de medir espesores de laminas en porciones alejadas del borde de estas. La profundidad del arco va de 100 a 600 mm. MICROMETRO PARA DIENTES DE ENGRANE: El engrane es uno de los elementos mas importantes de una maquina , por lo que su medición con frecuencia requerida para asegurar las características deseadas de una maquina. Para que los engranes ensamblados funcionen correctamente , sus dientes devén engranar adecuadamente entre ellos sin cambiar su distancia entre los dos centros de rotación.
MICROMETROS PARA DIMENSIONES MAYORES A 25 MM: Para medir dimensiones exteriores mayores a 25 mm ( 1 plg ) se tienen 2 opciones. La primera consiste en utilizar una serie de micrómetros para mediciones de 25 a 50 mm ( de 1 a 2 plg. ) , 50 a 75 mm ( 2 a 3 plg. ), etc. La segunda consiste en utilizar un micrómetro con rango de medición de 25 mm y arco grande con tope de medición intercambiable. MICROMETROS DE INTERIORES: Al igual que los micrómetros de exteriores los de interiores están diversificados en muchos tipos para aplicaciones especificas y pueden clasificarse en los siguientes tipos: Tubular calibrador 3 puntos de contacto.
Micrómetro
El micrómetro (del griego micros, pequeño, y metros, medición), también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico y que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001mm) (micra). Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran tomar (0-25 mm), (25-50 mm), (50-75 mm), etc. Frecuentemente el micrómetro también incluye una manera de limitar la torsión máxima del tornillo, dado que la rosca muy fina hace difícil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisión del instrumento.
Tipos de micrómetros
En los procesos de fabricación mecánica de precisión, especialmente en el campo de rectificados se utilizan varios tipos de micrómetros de acuerdo a las características que tenga la pieza que se está mecanizando.
Micrómetro de exteriores standard Micrómetro de exteriores con platillo para verificar engranajes Micrómetro de exteriores digitales para medidas de mucha precisión Micrómetros exteriores de puntas para la medición de roscas Micrómetro de interiores para la medición de agujeros Micrómetro para medir profundidades Cuando se trata de medir medidas de mucha precisión y muy poca tolerancia debe hacerse en unas condiciones
Detalle de la escala de medida
Micrómetros especiales
Micrómetro exteriores (175-200 mm)
Micrómetro de profundidad
Micrómetros.
El micrómetro es una herramienta es una herramienta para tomar mediciones más precisas, que las que pueden hacerse con calibrador. En el micrómetro, un pequeño movimiento del husillo, por medio de un tornillo super preciso, se indica por la revolución del manguito. Los micrómetros se clasifican en: Micrómetros de exteriores. Micrómetros de interiores. Nuestra descripción se basará en los micrómetros de exteriores, que son los más ampliamente usados. Micrómetro Palmer de exteriores.
Micrómetro Palmer de exteriores
Micrómetro de Interiores.
Micrómetro de tipo yunque intercambiable
El rango de medición del micrómetro estándar está limitado a 25 milímetros (en el sistema métrico), o a una pulgada (en el sistema inglés). Para un mayor rango de mediciones, se necesitan micrómetros de diferentes rangos de medición. Con un micrómetro equipado con un yonque intercambiable es posible medir un amplio rango de longitudes, éste tipo de micrómetros cubre cuatro a seis veces el rango de medición del micrómetro estándar, pero es ligeramente inferior en precisión al micrómetro estándar.
Los micrómetros están graduados en centécimas (0.01) de milímetros (sistema métrico) o milésimas (0.001) de pulgada (sistema inglés). Un micrómetro equipado con un nonio permite lecturas de 0.001 mm, o de 0.0001 pulgadas.
Para estabilizar la presión de medición que debe aplicarse al objeto a medirse, el micrómetro está equipado generalmente con un freno de trinquete.
Sin embargo, cuando se usa por un período de tiempo largo, el freno del trinquete podría deteriorarse al aplicar una presión de medición determinada, resultando en una medición inexacta, el mayor problema en este tipo de micrómetro, es que la presión de medición puede cambiar con la velocidad de giro de la perilla del trinquete. Un micrómetro del tipo con freno de fricción, el cual tiene en el interior del manguito un aditamento para una presión constante, experimenta menos cambios en la presión de medición con el uso individual y es más apropiado para mediciones precisas.
El micrómetro usado por un largo período de tiempo o inapropiadamente, podría experimentar alguna desviación del punto cero; para corregir esto, los micrómetros traen en su estuche un patrón y una llave.
Base para micrómetro
Algunas veces al usar el micrómetro es conveniente usar una base, cuando el cuerpo del micrómetro se sostiene por un largo período contínuo el calor de la mano puede dilatarlo lo suficiente para causar una variación en la lectura.
Precauciones al medir.
Punto 1: Verificar la limpieza del micrómetro.
El mantenimiento adecuado del micrómetro es esencial, antes de guardarlo, no deje de limpiar las superficies del husillo, yunque, y otras partes, removiendo el sudor, polvo y manchas de aceite, después aplique aceite anticorrosivo.
No olvide limpiar perfectamente las caras de medición del husillo y el yunque, o no obtendrá mediciones exactas. Para efectuar las mediciones correctamente, es esencial que el objeto a medir se limpie perfectamente del aceite y polvo acumulados.
Punto 2: Utilice el micrómetro adecuadamente
Para el manejo adecuado del micrómetro, sostenga la mitad del cuerpo en la mano izquierda, y el manguito o trinquete en la mano derecha, mantenga la mano fuera del borde del yunque.
Método correcto para sujetar el micrómetro con las manos Algunos cuerpos de los Micrómetros están provistos con aisladores de calor, si se usa un cuerpo de éstos, sosténgalo por la parte aislada, y el calor de la mano no afectará al instrumento.
El trinquete es para asegurar que se aplica una presión de medición apropiada al objeto que se está midiendo mientras se toma la lectura. Inmediatamente antes de que el husillo entre en contacto con el objeto, gire el trinquete suavemente, con los dedos, cuando el husillo haya tocado el objeto de tres a cuatro vueltas ligeras al trinquete a una velocidad uniforme (el husillo puede dar 1.5 o 2 vueltas libres). Hecho esto, se ha aplicado una presión adecuada al objeto que se está midiendo.
Como usar el micrómetro del tipo de freno de fricción.
Antes de que el husillo encuentre el objeto que se va a medir, gire suavemente y ponga el husillo en contacto con el objeto. Después del contacto gire tres o cuatro vueltas el manguito. Hecho esto, se ha aplicado una presión de medición adecuada al objeto que se está midiendo.
Punto 3: Verifique que el cero esté alineado
Cuando el micrómetro se usa constantemente o de una manera inadecuada, el punto cero del micrómetro puede desalinearse. Si el instrumento sufre una caida o algún golpe fuerte, el paralelismo y la lisura del husillo y el yunque, algunas veces se desajustan y el movimiento del husillo es anormal.
Paralelismo de las superficies de medición
Si acerca la superficie del objeto directamente girando el manguito, el husillo podría aplicar una presión excesiva de medición al objeto y será errónea la medición.
Cuando la medición esté completa, despegue el husillo de la superficie del objeto girando el trinquete en dirección opuesta.
1) El husillo debe moverse libremente. 2) El paralelismo y la lisura de las superficies de medición en el yunque deben ser correctas. 3) El punto cero debe estar en posición (si está desalineado siga las instrucciones para corregir el punto cero).
Punto 4: Asegure el contacto correcto entre el micrómetro y el objeto.
Es esencial poner el micrómetro en contacto correcto con el objeto a medir. Use el micrómetro en ángulo recto (90º) con las superficies a medir.
Métodos de medición Cuando se mide un objeto cilíndrico, es una buena práctica tomar la medición dos veces; cuando se mide por segunda vez, gire el objeto 90º.
No levante el micrómetro con el objeto sostenido entre el husillo y el yunque.
No levante un objeto con el micrómetro
No gire el manguito hasta el límite de su rotación, no gire el cuerpo mientras sostiene el manguito.
Como corregir el punto cero
Método I
Cuando la graduación cero está desalineada. 1) Fije el husillo con el seguro (deje el husillo separado del yunque) 2) Inserte la llave con que viene equipado el micrómetro en el agujero de la escala graduada. 3) Gire la escala graduada para prolongarla y corregir la desviación de la graduación. 4) Verifique la posición cero otra vez, para ver si está en su posición.
Método II Cuando la graduación cero está desalineada dos graduaciones o más. 1) Fije el husillo con el seguro (deje el husillo separado del yunque) 2) Inserte la llave con que viene equipado el micrómetro en el agujero del trinquete, sostenga el manguito, girelo del trinquete, sostenga el manguito, girelo en sentido contrario a las manecillas del reloj.
3) Empuje el manguito hacia afuera (hacia el trinquete), y se moverá libremente, relocalice el manguito a la longitud necesaria para corregir el punto cero.
4) Atornille toda la rosca del trinquete y apriételo con la llave. 5) Verifique el punto cero otra vez, y si la graduación cero está desalineada, corrijala de acuerdo al método I.
Como leer el micrómetro (sistema métrico).
I. Conocimientos requeridos para la lectura.
La línea de revolución sobre la escala, está graduada en milímetros, cada pequeña marca abajo de la línea de revolución indica el intermedio 0.5 mm entre cada graduación sobre la línea.
El micrómetro mostrado es para el rango de medición de 25 mm a 50 mm y su grado más bajo de graduación representa 25 mm
Un micrómetro con rango de medición de 0 a 25 mm, tiene como su graduación más baja el 0. Una vuelta del manguito representa un movimiento de exactamente .5 mm a lo largo de la escala, la periferia del extremo cónico del manguito, está graduada en cincuentavos (1/50); con un movimiento del manguito a lo largo de la escala, una graduación equivale a .01 mm.
II. Ejemplos de lecturas Ejemplo 1)
Paso I. Lea la escala (I) sobre la línea de revolución en la escala 56mm
Paso II Vea si el extremo del manguito está sobre la marca .5 mm, si está sobre .5mm, agregue .5 mm (A) Si está abajo 0.5 mm, no agregue nada. (B)
Paso III Tome la lectura de la escala sobre el manguito, la cual coincide con la línea de revolución de la escala .47 mm Paso Final El total de las lecturas en los pasos I, II, III, es la lectura correcta.
Ejemplo 2) Lea las escalas anteriormente mostradas Paso I. 37. Paso II. .5 Paso III .11 Paso IV. .008 (visualmente) 37.618 mm Ejemplo 3) Lea las escalas Paso I. 7. Paso II. . Paso III. .21 7.21 mm
Ejemplo 4)
El caso mostrado es para un micrómetro con un nonio. La lectura es la siguiente. Paso I. 8. Paso II. .5 Paso III. .29 Paso IV. .003 8.793 mm
Ejemplo 5)
En un micrómetro tipo europeo, la escala del manguito está graduada en centésimas (1/100) para permitir la lectura directa 0.01 mm. La lectura correcta es 5.93 mm
Como leer el micrómetro (sistema inglés)
El que se muestra es un micrómetro para medidas entre el rango de 2 a 3 pulgadas.
La linea de revolución sobre la escala está graduada en .025 de pulgada. En consecuencia, los dígitos 1, 2 y 3 sobre la línea de revolución representan .100, .200 y .300 pulgadas respectivamente. Una vuelta del manguito representa un movimiento exactamente de 0.25 pulg., a lo largo de la escala, el extremo cónico del manguito está graduado en veinticincoavos (1/25); por lo tanto una graduación del movimiento del manguito a lo largo de la escala graduada equivale a .001 pulg.
Ejemplo 1)
Paso I y II Lea la línea de revolución de la escala .2 + .05 pulg. Paso III Lea la graduación sobre el manguito que coincida con la línea de revolución de la escala .021 Paso final La lectura correcta es el total de las lecturas en los pasos I, II y III. .2 + .05 + .021 = .271 pulg.
Ejemplo 2) Leamos el micrómetro. Paso I. 2.3 Paso II. .05 Paso III. .011 Paso IV. .0009 (visualmente) 2.3619 pulg.
Ejemplo 3)
Paso I. 4.1 Paso II. Paso III. .011 4.111pulg.
Ejemplo 4)
En un micrómetro provisto con un nonio, la lectura correcta es la siguiente. Paso I .100 Paso II .025 Paso III. .018 Paso IV. .0004 (con ayuda del nonio) .1434 pulg.
Metrología
La metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) 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. Desde mediados del siglo XVI, sin embargo, el interés por la determinación de la medida del globo terrestre y los trabajos que 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. En Física e Ingeniería, medir es la actividad de comparar magnitudes físicas de objetos y sucesos del mundo real. Como unidades se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares, y la medición da como resultado un número que la relaciona entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace ésta conversión.
METROLOGIA ELECTROMECANICA
INSTRUMENTOS DE MEDICION DIRECTA La mayoría de los instrumentos básicos de medición lineal o de propósitos generales están representados por la regla de acero, vernier , o el micrómetro. Las reglas de acero se usan efectivamente como mecanismo de medición lineal; para medir una dimensión la regla se alinea con las graduaciones de la escala orientadas en la dirección de medida y la longitud se lee directamente. Las reglas de acero se pueden encontrar en reglas de profundidad, para medir profundidades de ranuras, hoyos, etc. También se incorporan a los calibradores deslizables, adaptados para operaciones de mediciónes lineales, a menudo más precisos y fáciles de aplicar que una regla de medición. Un tipo especial de regla de acero es el vernier o calibrador.
CALIBRADOR O VERNIER
El calibrador es un instrumento de precisión usado para medir pequeñas longitudes (décimas de milimetros), de diámetros externos, internos y profundidades, en una sola operación. El calibrador vernier fue elaborado para satisfacer la necesidad de un instrumento de lectura directa que pudiera brindar una medida fácilmente, en un sola operación. El calibrador típico puede tomar 3 tipos de mediciones: exteriores, interiores y profundidades, pero algunos además pueden realizar mediciones de peldaño y ángulos.
El vernier consiste en una escala base graduada en milímetros y un dispositivo que puede deslizarse sobre la escala base, llamado nonio, que sirve para aumentar la precisión de la escala base El vernier es una escala auxiliar o secundaria que se desliza a lo largo de una escala principal para permitir en ésta lecturas exactas de la mínima división. Una escala vernier está graduada en un número n de divisiones iguales en la misma longitud que n-1 divisiones de la escala principal; ambas escalas están marcadas en la misma dirección. Como se ve en la figura el vernier tiene 10 divisiones en la escala secundaria (también llamada escala vernier o escala nonio) que coinciden con el espacio que abarcan 9 divisiones de la escala graduada principal.
Si x es la longitud entre cada división del nonio y la longitud entre cada división de la escala base es y, se tiene que: La diferencia de longitudes de la división de la escala base y del nonio se llama precisión y de acuerdo con la expresión anterior es igual a : Proceso de Medición: 1. El objeto a medir se coloca de tal forma que las puntas de medición del instrumento toquen los extremos del objeto. La longitud del objeto es igual a ky más una pequeña longitud diferencial , que por ser menor que la división de la escala base no se puede determinar con exactitud, sin el uso del nonio. Si L es la longitud del cuerpo se tiene que: Como x es menor que y, se encontrara una división en el nonio que coincida (o esté muy cerca de) con una división de la escala base.
Fue inventado en 1631 por Pierre Vernier para interpretar con mayor aproximación las fracciones decimales (de longitudes o angulos) gracias a subdivisiones lineales o fracciones de arco. Al vernier suele llamársele también "nonio" en honor del científico Portugués Pedro Nunes (1492?1577), quien inventó un sistema de lecturas a base de círculos concéntricos que dividen la circunferencia en n partes iguales, es decir, 89, 88, 87, etc., con las que lograba mayor aproximación en las lecturas de ángulos; a ambos dispositivos, suele llamárseles indistintamente "nonio" o "vernier", a pesar de ser tan distintos entre sí. Los calibradores vernier en milímetros tienen 20 divisiones que ocupan 19 divisiones de la escala principal graduada cada 1mm, o 25 divisiones que ocupan 24 divisiones sobre la escala principal graduada cada 0.5 mm, por lo que dan legibilidad de 0.05 mm y 0.02 mm, respectivamente.
TIPOS DE VERNIER
Los vernier se clasifican en dos tipos: el estándar y el largo Vernier estándar: Este tipo de vernier es el más comúnmente utilizado, tiene n divisiones iguales que ocupan la misma longitud que n-1 divisiones sobre la escala principal Vernier largo: El vernier largo está diseñado para que las graduaciones adyacentes sean más fáciles de distinguir. Este vernier tiene 20 divisiones que ocupan 39 mm sobre la escala principal. Calibradores grandes y pequeños: Hay calibradores disponibles en diversos tamaños, con rangos de medición de 100 mm a 3 m (4 a 120 pulg). Los que tienen rango de 300 mm (12 pulg) o menos son clasificados como pequeños, los de rango mayor como grandes.
Vernier Tipo M: Llamado calibrador con barra de profundidades: Tiene un cursor abierto y puntas para medición de interiores. Está graduado con 20 divisiones en 39 mm para el tipo con legibilidad de 0.05 mm, o en 50 divisiones en 49 mm para el tipo con legibilidad de 0.02 mm. Están diseñados para facilitar la medición de peldaño, ya que tienen el borde del cursor al ras con la cabeza del brazo principal cuando las puntas de medición están completamente cerradas. Vernier Tipo CM: Tiene un cursor abierto, está diseñado en forma tal que las puntas de medición de exteriores puedan utilizarse en la medición de interiores, cuenta con un dispositivo de ajuste para el movimiento fino del cursor. Tienen una mayor resistencia al desgaste y daño. Vernier circular (goniómetro): Es una modificación del vernier lineal, que mide ángulos, se utiliza montado en un teodolito. ERRORES DE MEDICIÓN CON CALIBRADORES 1.- Error inherente a la construcción del calibrador. 2.- Error de paralaje 3.- Condiciones ambientales y fuerza de medición
Nonio
RESEÑA HISTORICA
Pedro Nunes, conocido también por su nombre latino como Petrus Nonius (Alcácer do Sal, Portugal, 1492 Coimbra, 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.
Vernier
Se denomina vernier, en honor al matemático francés "Pierre Vernier" quien la inventó, a la escala secundaria de un instrumento destinada a apreciar fracciones de la unidad menor, aumentado la precisión. En castellano se utiliza con frecuencia la voz "Nonio" destinada a apreciar fracciones de la unidad menor, aumentado la precisión.
CALIBRADOR O PIE DE REY
El calibrador o vernier, conocido también como pie de rey, consiste usualmente en una regla fija de 12 cm con precisión de un milímetro, sobre la cual se desplaza otra regla móvil o reglilla. La reglilla graduada del vernier divide 9mm en 20 partes iguales de manera que pueden efectuarse lecturas con una precisión de un vigésimo de milímetro.
Calibre (instrumento)
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 (1/10 de milímetro o hasta 1/20 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a 1/16 de pulgada y en su nonio de 1/128 de pulgadas.
El inventor de este instrumento fue el matemático francés Pierre Vernier (1580 (?) - 1637 (?)), y la escala secundaria de un calibre destinada a apreciar fracciones de la unidad menor, se la conoce con el nombre de Vernier en honor a su inventor. En castellano se utiliza con frecuencia la voz nonio para definir esa escala. Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual 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.
CALIBRADOR O PIE DE REY
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 mas utilizado nonio, si bien el termino vernier es común en la enseñanza y en las ciencias aplicadas, aquí tomaremos el termino nonio al ser el mas antiguo y por tanto el que aporto la idea original, considerando, en todo caso, nonio y vernier como términos sinónimos.
Nonius o Vernier, Calibre o pie de rey
Es un aparato destinado a medir longitudes y consta de una regla graduada fija y otra móvil (reglilla). Presionando sobre el pulsador de la regilla la deslizamos sobre la regla fija. La lectura se realiza en la regla fija (graduada en milímetros y pulgadas), pero la regilla nos permite apreciar una fracción de la unidad impresa en de la regla fija
DESARROLLO
En la zona 1, se miden espesores y diámetros exteriores En la zona 2, se miden diámetros interiores En la zona3, se miden profundidades
La reglilla está dividida en 10 unidades. El valor de una de sus unidades se calcula viendo la longitud que abarcan sobre la regla superior las diez unidades de la reglilla y dividiendo ese valor en 10 partes. En el applet que vamos utilizar- ver esquema a continuación- las divisiones de la regla se suponen en milimétros y por lo tanto el valor de una de ellas será: 19 mm/ 10=1,9 mm
La menor medida que puede apreciar el nonius es la diferencia entre el valor de la primera división de la reglilla -el 1-y el valor que tiene a su derecha arriba en la regla ( la raya de los 2 mm). En el modelo que muestra el applet la regilla tiene una distancia del cero al uno de 1,9 mm y arriba, en la regla, un poco más a la derecha está la división de los 2 mm, por lo tanto 2-1,9=0,1. Apreciación mínima: 0,1 mm. La incertidumbre que acompaña a la medida realizada con este nonius es de: ± 0,1 mm.
Para conocer el valor de una medida escribiremos el número tomando las primeras cifras de la regla superior y la última cifra la calcularemos pormedio de la reglilla inferior Veamos el ejemplo de la figura anterior. Se leen el la regla - la superior- la distancia que va entre su cero y le cero de la regilla 12 mm y a continuación la siguiente cifra de la medida se busca en la regilla y será la del número de esta cuya raya de posición justo coincida con una división de la regla. Como el único que coincide con una divisón de arriba es e 6, la medida será :12,6 mm En notación inglesa 12.6 mm que es la separación de la boca del nonius . La expresión del resultado con su incertidumbre será 12,6 ± 0,1 mm
La Escala a vernier (nonios)
Una escala a vernier es una escala pequeña, movible colocada al lado de la escala principal de un instrumento que mide. Se nombra después de su inventor, vernier de Pierre (1580 - 1637). Permite que hagamos medidas a una precisión de una fracción pequeña de la división más pequeña en la escala principal del instrumento. (en el primer ejemplo debajo de la "fracción pequeña" está un décimo.) Las escalas a vernier se encuentran en muchos instrumentos, por ejemplo, espectroscopios, ayudas para los telescopios astronómicos etc. Un ejemplo específico, el calliper a vernier, se considera abajo.
Usar una escala a vernier
El cuadro 1 demuestra una lectura de escala a vernier cero. Note que 10 divisiones de la escala a vernier tienen la misma longitud que 9 divisiones de la escala principal.
Cuadro 1
En los ejemplos siguientes asumiremos que la división más pequeña en la escala principal es 1m m así que las divisiones en la escala a vernier son 0·9m m por cada uno. La posición de el cero de la escala a vernier nos dice el número del centímetro y del milímetro en nuestra medida. Por ejemplo, en el cuadro 2, la lectura es una pequeña sobre 1·los 2cm.
Cuadro 2
Para encontrar una lectura más exacta, considere el cuadro 3 (que es una vista magnificada de la parte del cuadro 2).
Cuadro 3
En efecto, estamos intentando encontrar la distancia, x. Para encontrar x, encuentre la marca en la escala a vernier que coincide lo más casi posible con una marca en la escala principal. En el cuadro 3 es obviamente la tercera marca. ¿Ahora, está claro que ............ x = d - d?
Recordando que cada división en la escala principal es 1m m y que cada división en la escala a vernier es 0·9m m, tenemos: x = 3m m - 3(0·9)m m = 3(0·1)mm Por lo tanto, la lectura en el ejemplo es: 1·los 23cm Semejantemente, si hubiera sido, por ejemplo, la séptima marca en la escala a vernier que había estado exactamente enfrente de una marca en la escala principal, la lectura sería: 1·los 27cm Por lo tanto, el nivel de la precisión de un instrumento que tenga una escala a vernier depende de la diferencia entre el tamaño de la división más pequeña en la escala principal y el tamaño de la división más pequeña en la escala a vernier. En el ejemplo arriba, esta diferencia es 0·las medidas de 1m m hechas usando este instrumento se deben indicar tan como: lectura ±0·1m m.
Otro instrumento pudo tener una escala como la que esta' demostrada en el cuadro 4.
Cuadro 4
Por lo tanto, la precisión es: 1m m - (49/50)m m = (1/50)m m = 0·02m m. Los resultados de las medidas hechas usando este instrumento se deben por lo tanto indicar como: lectura ±0·02m m. Este principio se utiliza en el calliper a vernier demostrado abajo.
Los diagramas ilustran cómo utilizar un calliper a vernier para medir: A. el diámetro interno de un cilindro hueco
B. las dimensiones externas de un objeto
C. la profundidad de un agujero en un pedazo de metal.
A
B
C
Instrucciones en uso
El calibrador a vernier es un instrumento que mide extremadamente exacto; el error de lectura es 1/20 milímetro = 0,05 milímetros. Cierre las quijadas ligeramente en el objeto que se medirá. Si usted está midiendo algo con una sección transversal redonda, cerciórese de que el eje del objeto sea perpendicular al calibrador. Esto es necesario asegurarse de que usted está midiendo el diámetro completo y no simplemente un acorde. No haga caso de la escala superior, que está calibrada en pulgadas. Utilice la escala inferior, que está en unidades métricas. Note que hay una escala fija y una escala que resbala. Los números de la negrilla en la escala fija son centímetros. Las marcas de la señal en la escala fija entre los números de la negrilla son milímetros.
Hay diez marcas de la señal en la escala que resbala. La marca extrema izquierda de la señal en la escala que resbala le dejará leer en la escala fija el número de milímetros enteros que las quijadas están abiertas.
En el ejemplo arriba, la marca extrema izquierda de la señal en la escala que resbala está entre 21 milímetros y 22 milímetros, así que el número de milímetros enteros es 21. Encontramos después los tenths de milímetros. Note que las diez marcas de la señal en la escala que resbala son la misma anchura que nueve marcas de las señales en la escala fija. Esto significa que eso en la mayoría una de las marcas de la señal en la escala que resbala alineará con una marca de la señal en la escala fija; el otros faltarán.
El número de la marca alineada de la señal en la escala que resbala le dice el número de tenths de milímetros. En el ejemplo arriba, la 3ro marca de la señal en la escala que resbala está en coincidencia con la que esta' sobre ella, así que la lectura del calibrador es (21,30 el ± 0,05) milímetro. Si dos marcas adyacentes de la señal en la escala que resbala miran alinearon igualmente con sus contrapartes en la escala fija, entonces la lectura son media manera entre las dos marcas. En el ejemplo arriba, si las 3ro y 4tas marcas de la señal en la escala que resbalaba miraran para ser alineadas igualmente, entonces la lectura sería (21,35 el ± 0,05) milímetro. En esas ocasiones raras cuando la lectura apenas sucede ser un número "agradable" como 2 centímetros, no se olvidan de incluir los lugares decimales cero que demuestran la precisión de la medida y del error de lectura. Tan no 2 centímetros, pero algo (2,000 ± 0,005) centímetro o (20,00 ± 0,05) milímetro.
Principio de funcionamiento
El sistema consiste en una regla sobre la que se han grabado una serie de divisiones según el sistema de unidades empleado, y una corredera o carro móvil con un fiel o punto de medida, que se mueve a lo largo de la regla.
Dada una escala de medida, podemos apreciar hasta su unidad de división más pequeña, siendo esta la apreciación con la que se puede dar la medición, es fácil percatarse que entre una división y la siguiente hay más medidas, que unas veces esta más próxima a la primera de ellas y otras a la siguiente.
Para poder apreciar distintos valores entre dos divisiones consecutivas, se desarrolló una segunda escala que se denomina nonio o vernier, gravada sobre la corredera y cuyo punto cero es el fiel de referencia, hay que tener en cuenta que el nonio o vernier es esta segunda escala, no el instrumento de medida o el tipo de medida a realizar, tanto si es una medición lineal, angular, o de otra naturaleza, y sea cual fuere la unidad de medida. Esto es, si empleamos una regla para hacer una medida, solo podemos apreciar hasta la división más pequeña de esta regla; si además disponemos de una segunda escala, llamada nonio o vernier, podemos distinguir valores más pequeños.
El nonio o escala vernier toma un fragmento de la regla, en el sistema decimal un múltiplo de diez menos uno, 9, 19,... y lo divide en un número más de divisiones 10, 20,..., en la figura tomamos 9 divisiones de la regla y la dividimos en diez partes iguales, es el caso más sencillo, de tal modo que cada una de estas divisiones sea de 0,9 unidades de la regla. Esto hace que si la división cero del nonio coincide con la división cero de la regla, la distancia entre la primera división de la regla y la primera del nonio sea de 0,1; que entre la segunda división de la regla y la segunda del nonio haya una diferencia de 0,2; y así, sucesivamente, de forma que entre la décima división de la regla y la décima del nonio haya 1,0, es decir: la décima división del nonio coincide con la novena de la regla, según se ha dicho en la forma de construcción del nonio. Esto hace que en todos los casos en los que el punto 0 del nonio coincide con una división de la regla el punto diez del nonio también lo hace.
Cuando la división uno del nonio coincide con una división de la regla, el fiel está separado 0,1 adelante. De modo general, el fiel indica el número entero de divisiones de la regla, y el nonio indica su posición entre dos divisiones sucesivas de la regla.
Apreciación del nonio
Una escala nonio tiene cuatro características que la definen:
n: el numero de divisiones del nonio A: la apreciación, medida más pequeña que puede representar. k: constante de extensión, que determina la longitud del nonio para una misma apreciación L: su longitud en las mismas unidades de la regla
de estas variables solo n y k son independientes y A y L dependen de las primeras del siguiente modo la apreciación es:
y la longitud del nonio es:
donde k es un numero entero mayor o igual que 1, normalmente 1 o 2 cuando se quiere facilitar la lectura.
En el caso visto hasta ahora, con n = 10, tenemos que:
en el caso visto k = 1, por tanto:
En el caso de que k = 2, tendríamos:
un nonio de 19 mm de longitud y 10 divisiones tendría la misma apreciación, en el doble de longitud, lo que facilita su lectura, al estar sus divisiones mas separadas.
Nonio de 20 divisiones
Podemos ver otro ejemplo, que junto con el anterior, son los más utilizados en el sistema decimal. Con un nonio de 19 de longitud y 20 divisiones, con lo que tendríamos una apreciación:
que en este caso, seria:
el caso mas normal es con k = 1, por tanto:
Las longitudes del nonio de 10 divisiones y K = 2 y 20 divisiones y k= 1 es la misma 19 mm, como puede verse, pero en este segundo caso las 20 divisiones dan una apreciación de 0,05 que en el caso anterior es de 0,1, por la diferencia en el numero de divisiones. Para un calibre Pie de Rey es la mayor apreciación dado que divisiones más pequeñas no serian apreciables a simple vista, y seria necesaria un equipo óptico auxiliar.
Nonio de 50 divisiones
La apreciación del instrumento, una división del nonio, equivale a 0,02, cada cinco divisiones son 0,02 * 5 = 0,1. En el nonio o escala vernier, se puede ver que cada cinco divisiones están marcadas con un numero del 0, para indicar el fiel y comienzo de la escala, y correlativamente del 1 al 10 indicando las décimas de milímetro. La segunda fotografía representa en detalle el nonio de la misma imagen, indicando la lectura: 3,58, con dos trazos rojos, uno indica el 3, el valor de la regla anterior al fiel, y la otra la cuarta marca después del 5 en el nonio. Aun tratándose de una fotografía perfectamente ampliada el señalar una lectura con mas precisión de 3,6 es dificultosa. Es fácil percatarse de las dificultades de este calibre para diferenciar medidas de esta precisión, y aunque si se fabrican y comercializan calibres de esta apreciación, en la practica resulta poco útil internar realizar mediciones de más apreciación de 0,05 mm en un calibre a simple vista.
La apreciación de este calibre como en los casos anteriores, corresponde a la expresión:
que sustituyendo los valores, tenemos:
operando, da como resultado:
Esta apreciación esta grabada en la parte superior del calibre como se puede ver, su longitud con k = 1, es:
Uso del nonio
El uso del nonio en los instrumentos de medida esta muy generalizada, y se emplea en todo tipo de medidas, es el calibre, sin lugar a dudas, donde su utilización es más general y popular.
Este instrumento de medida, de gran precisión, para su coste, versátil y practico ha alcanzado una amplia difusión en los más distintos ámbitos
Nonio en la escalas sexagesimal
Hasta ahora hemos visto nonios o escala vernier, en el sistema decimal, cuando una unidad inferior es la decimal parte, esto es un dígito a la derecha del anterior. En sistemas no decimales, como por ejemplo el sexagesimal, también se emplea este sistema de medición y la escala del nonio se puede representar en la unidad inferior. En el sistema sexagesimal, el de medida de ángulos por ejemplo, en grados, minutos y segundos, donde un grado son sesenta minutos y un minuto sesenta segundos, podemos emplear un nonio del siguiente modo.
Partiendo de una regla graduada en grados sexagesimal podemos ver que la apreciación del nonio es:
donde n es el numero de divisiones, y la aprecia vendrá dada en grados sexagesimal, por tanto podemos decir:
donde la apreciación vendrá dada en minutos sexagesimal.
Buscando el número n de divisiones entre los divisores de sesenta, tendremos una escala en minutos, por ejemplo para n= 6, l apreciación será de 10 minutos:
La longitud del nonio en unidades de la regla de medida será: que para un valor k= 1, nos dará una longitud del nonio de: esto es: la longitud del nonio o vernier es de 5 grados.
Si hacemos k= 2, tendremos una longitud mayor, con lo que conseguimos unas divisiones mas separadas, dando mas claridad a la lectura y permitiendo grabar los valores de las divisiones en algunos casos:
lo que resulta:
Esto es valido para distintos valores de n, procurando en toda caso, que el valor de la apreciación, resulte practica dando números redondos en la unidad que nos interesa, veamos otro ejemplo.
Si tomamos un valor de n= 12 y k= 1, nos dará:
Con lo que tenemos una apreciación de 5 minutos de grado, en una escala clara y perfectamente coherente con el sistema de medida empleado.
TORNILLO MICROMETRICO O PALMER
Es un instrumento de medición longitudinal capaz de valorar dimensiones de milésimas de milímetro, en una sola operación. El tornillo micrométrico se usa para longitudes menores a las que puede medir el calibrador o vernier. El tornillo micrométrico consta de una escala fija y una móvil que se desplaza por rotación. La distancia que avanza el tornillo al dar una vuelta completa se denomina paso de rosca. La precisión del tornillo esta dada por: P = paso de rosca / No. de divisiones de la escala móvil Si en un tornillo micrométrico la escala fija esta graduada en medios milímetros, o sea el paso de la rosca es esa distancia, y la móvil tiene 50 divisiones, la precisión con que se puede medir una longitud será de 1/100 de milímetro.
Dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando este se mueve mediante el giro de un tornillo, lo que convierte el movimiento giratorio del tambor en movimiento lineal del husillo. Un pequeño desplazamiento lineal del husillo corresponde a un significativo desplazamiento angular del tamor; las graduaciones alrededor de la circunferencia del tambor del orden de micras permiten leer un cambio pequeño en la posición del husillo. Cuando el husillo se desplaza una distancia igual al paso de los hilos del tornillo, las graduaciones sobre el tambor marcan una vuelta completa. La lectura del micrómetro debe hacerse utilizando fuerza constante en la calibración a cero y en las lecturas de mediciones, para lograr esto, la mayor parte de los micrómetros tienen adaptado un dispositivo de fuerza constante (matraca), concéntrico al tambor, que transmite una fuerza regulada constante al tamborhusillo. El vernier y micrómetro son los instrumentos más utilizados en la industria metalmecánica.
Las partes principales que constituyen un Micrometro 1. Cuerpo principal en forma de C (bastidor). Sobre él están montadas todas las demás partes. 2. Palpador fijo o yunke. Es el tope fijo con el que se hacen las mediciones. 3. Palpador móvi o husillol. Es el tope móvil con el que se hacen las mediciones. Sobre éste está la escal graduada en milímetros, correpondientes a la abertura entre los dos palpadores. 4. Tambor graduado. Corresponde a la lectura en submúltiplos de 1/n de milímetros, donde n es el número de divisiones del tambor. 5. Escala cilíndrica graduada o escala vernier. Corresponde a la lectura de vernier, para milésimas de milímetros. La escala cilíndrica (vernier) divide cada parte de la escala del tambor en m pates iguales. 6. Botón de fricción (matraca o trinquete). Dispositivo regulador de presión constante entre los palpadores, a fin de asegurar la mejor medición y evitar daños al instrumento. 7. Palanca o tuerca de fijación. Tornillo
TIPOS DE MICROMETROS
MICROMETROS PARA APLICACIÓN ESPECIAL: Micrómetros para tubo: este tipo de micrómetro esta diseñado para medir el espesor de la pare3d de partes tubulares, tales como cilindros o collares . Existen tres tipos los cuales son: 1.- Tope fijo esférico 2.- Tope fijo y del husill0o esféricos 3.- Tope flujo tipo cilíndrico
MICROMETRO PARA RANURAS: En este micrómetro ambos topes tiene un pequeño diámetro con el objeto de medir pernos ranurados, cuñeros, ranuras, etc., el tamaño estándar de la porción de medición es de 3 mm de diámetro y 10 mm de longitud.
MICROMETRO DE PUNTAS: Estos micrómetros tiene ambos topes en forma de punta . Se utiliza para medir el espesor del alma de brocas, el diámetro de raíz de roscas externas , ranuras pequeñas y otras porciones difíciles de alcanzar. El ángulo de los puntos puede ser de 15 ,30, 45, o 60 grados . Las puntas de medición normalmente tiene un radio de curvatura de 0, 3 mm, ya que ambas puntas pueden no tocarse ; un bloque patrón se utiliza para ajustar el punto cero. Con el objeto de `proteger las puntas , la fuerza de medición en el trinquete es menor que la del micrómetro estándar de exteriores. MICROMETRO PARA CEJA DE LATAS: Este micrómetro esta especialmente diseñado para medir los anchos y alturas de cejas de latas. MICROMETRO INDICATIVO: Este micrómetro cuenta con un indicador de carátula . El tope del arco `puede moverse una pequeña distancia en dirección axial en su desplazamiento lo muestra el indicador. Este mecanismo permite aplicar una fuerza de medición uniforme a las piezas.
MICROMETRO DE EXTERIORES CON HUSILLO NO GIRATORIO: En los micrómetros normales el husillo gira con el tambor cuando este se desplaza en dirección axial . A su vez, en este micrómetro el husillo no gira cuando es desplazado . Debido a que el husillo no giratorio no produce torsión radial sobre las caras de medición , el desgaste de las mismas se reduce notablemente. Este micrómetro es adecuado para medir superficies con recubrimiento, piezas frágiles y características de partes que requieren una posición angular especifica de la cara de medición del husillo. MICROMETRO CON DOBLE TAMBOR: Una de las características del tipo no giratorio con doble tambor, es que la superficie graduada del tambor esta al ras con la superficie del cilindro en que están grabadas la línea índice y la escala vernier , lo cual permite lecturas libres de error de paralaje. MICROMETRO TIPO DISCOS PARA ESPESOR DE PAPEL: Este tipo es similar al micrómetro tipo discos de diente de engrane , pero utiliza un husillo no giratorio con el objeto de eliminar torsión sobre la superficie de la pieza, lo que hace adecuado para medir papel o `piezas delgadas.
MICROMETRO DE CUCHILLAS: En este tipo los topes son cuchillas por lo que ranuras angostas cuñeros, y otras porciones difíciles de alcanzar pueden medirse . MICROMETROS PARA ESPESOR DE LAMINAS: Este tipo de micrómetros tiene un arco alargado capaz de medir espesores de laminas en porciones alejadas del borde de estas. La profundidad del arco va de 100 a 600 mm. MICROMETRO PARA DIENTES DE ENGRANE: El engrane es uno de los elementos mas importantes de una maquina , por lo que su medición con frecuencia requerida para asegurar las características deseadas de una maquina. Para que los engranes ensamblados funcionen correctamente , sus dientes devén engranar adecuadamente entre ellos sin cambiar su distancia entre los dos centros de rotación.
MICROMETROS PARA DIMENSIONES MAYORES A 25 MM: Para medir dimensiones exteriores mayores a 25 mm ( 1 plg ) se tienen 2 opciones. La primera consiste en utilizar una serie de micrómetros para mediciones de 25 a 50 mm ( de 1 a 2 plg. ) , 50 a 75 mm ( 2 a 3 plg. ), etc. La segunda consiste en utilizar un micrómetro con rango de medición de 25 mm y arco grande con tope de medición intercambiable. MICROMETROS DE INTERIORES: Al igual que los micrómetros de exteriores los de interiores están diversificados en muchos tipos para aplicaciones especificas y pueden clasificarse en los siguientes tipos: Tubular calibrador 3 puntos de contacto.
Micrómetro
El micrómetro (del griego micros, pequeño, y metros, medición), también llamado Tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico y que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001mm) (micra). Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. La máxima longitud de medida del micrómetro de exteriores es de 25 mm, por lo que es necesario disponer de un micrómetro para cada campo de medidas que se quieran tomar (0-25 mm), (25-50 mm), (50-75 mm), etc. Frecuentemente el micrómetro también incluye una manera de limitar la torsión máxima del tornillo, dado que la rosca muy fina hace difícil notar fuerzas capaces de causar deterioro de la precisión del instrumento.
Tipos de micrómetros
En los procesos de fabricación mecánica de precisión, especialmente en el campo de rectificados se utilizan varios tipos de micrómetros de acuerdo a las características que tenga la pieza que se está mecanizando.
Micrómetro de exteriores standard Micrómetro de exteriores con platillo para verificar engranajes Micrómetro de exteriores digitales para medidas de mucha precisión Micrómetros exteriores de puntas para la medición de roscas Micrómetro de interiores para la medición de agujeros Micrómetro para medir profundidades Cuando se trata de medir medidas de mucha precisión y muy poca tolerancia debe hacerse en unas condiciones
Detalle de la escala de medida
Micrómetros especiales
Micrómetro exteriores (175-200 mm)
Micrómetro de profundidad
Micrómetros.
El micrómetro es una herramienta es una herramienta para tomar mediciones más precisas, que las que pueden hacerse con calibrador. En el micrómetro, un pequeño movimiento del husillo, por medio de un tornillo super preciso, se indica por la revolución del manguito. Los micrómetros se clasifican en: Micrómetros de exteriores. Micrómetros de interiores. Nuestra descripción se basará en los micrómetros de exteriores, que son los más ampliamente usados. Micrómetro Palmer de exteriores.
Micrómetro Palmer de exteriores
Micrómetro de Interiores.
Micrómetro de tipo yunque intercambiable
El rango de medición del micrómetro estándar está limitado a 25 milímetros (en el sistema métrico), o a una pulgada (en el sistema inglés). Para un mayor rango de mediciones, se necesitan micrómetros de diferentes rangos de medición. Con un micrómetro equipado con un yonque intercambiable es posible medir un amplio rango de longitudes, éste tipo de micrómetros cubre cuatro a seis veces el rango de medición del micrómetro estándar, pero es ligeramente inferior en precisión al micrómetro estándar.
Los micrómetros están graduados en centécimas (0.01) de milímetros (sistema métrico) o milésimas (0.001) de pulgada (sistema inglés). Un micrómetro equipado con un nonio permite lecturas de 0.001 mm, o de 0.0001 pulgadas.
Para estabilizar la presión de medición que debe aplicarse al objeto a medirse, el micrómetro está equipado generalmente con un freno de trinquete.
Sin embargo, cuando se usa por un período de tiempo largo, el freno del trinquete podría deteriorarse al aplicar una presión de medición determinada, resultando en una medición inexacta, el mayor problema en este tipo de micrómetro, es que la presión de medición puede cambiar con la velocidad de giro de la perilla del trinquete. Un micrómetro del tipo con freno de fricción, el cual tiene en el interior del manguito un aditamento para una presión constante, experimenta menos cambios en la presión de medición con el uso individual y es más apropiado para mediciones precisas.
El micrómetro usado por un largo período de tiempo o inapropiadamente, podría experimentar alguna desviación del punto cero; para corregir esto, los micrómetros traen en su estuche un patrón y una llave.
Base para micrómetro
Algunas veces al usar el micrómetro es conveniente usar una base, cuando el cuerpo del micrómetro se sostiene por un largo período contínuo el calor de la mano puede dilatarlo lo suficiente para causar una variación en la lectura.
Precauciones al medir.
Punto 1: Verificar la limpieza del micrómetro.
El mantenimiento adecuado del micrómetro es esencial, antes de guardarlo, no deje de limpiar las superficies del husillo, yunque, y otras partes, removiendo el sudor, polvo y manchas de aceite, después aplique aceite anticorrosivo.
No olvide limpiar perfectamente las caras de medición del husillo y el yunque, o no obtendrá mediciones exactas. Para efectuar las mediciones correctamente, es esencial que el objeto a medir se limpie perfectamente del aceite y polvo acumulados.
Punto 2: Utilice el micrómetro adecuadamente
Para el manejo adecuado del micrómetro, sostenga la mitad del cuerpo en la mano izquierda, y el manguito o trinquete en la mano derecha, mantenga la mano fuera del borde del yunque.
Método correcto para sujetar el micrómetro con las manos Algunos cuerpos de los Micrómetros están provistos con aisladores de calor, si se usa un cuerpo de éstos, sosténgalo por la parte aislada, y el calor de la mano no afectará al instrumento.
El trinquete es para asegurar que se aplica una presión de medición apropiada al objeto que se está midiendo mientras se toma la lectura. Inmediatamente antes de que el husillo entre en contacto con el objeto, gire el trinquete suavemente, con los dedos, cuando el husillo haya tocado el objeto de tres a cuatro vueltas ligeras al trinquete a una velocidad uniforme (el husillo puede dar 1.5 o 2 vueltas libres). Hecho esto, se ha aplicado una presión adecuada al objeto que se está midiendo.
Como usar el micrómetro del tipo de freno de fricción.
Antes de que el husillo encuentre el objeto que se va a medir, gire suavemente y ponga el husillo en contacto con el objeto. Después del contacto gire tres o cuatro vueltas el manguito. Hecho esto, se ha aplicado una presión de medición adecuada al objeto que se está midiendo.
Punto 3: Verifique que el cero esté alineado
Cuando el micrómetro se usa constantemente o de una manera inadecuada, el punto cero del micrómetro puede desalinearse. Si el instrumento sufre una caida o algún golpe fuerte, el paralelismo y la lisura del husillo y el yunque, algunas veces se desajustan y el movimiento del husillo es anormal.
Paralelismo de las superficies de medición
Si acerca la superficie del objeto directamente girando el manguito, el husillo podría aplicar una presión excesiva de medición al objeto y será errónea la medición.
Cuando la medición esté completa, despegue el husillo de la superficie del objeto girando el trinquete en dirección opuesta.
1) El husillo debe moverse libremente. 2) El paralelismo y la lisura de las superficies de medición en el yunque deben ser correctas. 3) El punto cero debe estar en posición (si está desalineado siga las instrucciones para corregir el punto cero).
Punto 4: Asegure el contacto correcto entre el micrómetro y el objeto.
Es esencial poner el micrómetro en contacto correcto con el objeto a medir. Use el micrómetro en ángulo recto (90º) con las superficies a medir.
Métodos de medición Cuando se mide un objeto cilíndrico, es una buena práctica tomar la medición dos veces; cuando se mide por segunda vez, gire el objeto 90º.
No levante el micrómetro con el objeto sostenido entre el husillo y el yunque.
No levante un objeto con el micrómetro
No gire el manguito hasta el límite de su rotación, no gire el cuerpo mientras sostiene el manguito.
Como corregir el punto cero
Método I
Cuando la graduación cero está desalineada. 1) Fije el husillo con el seguro (deje el husillo separado del yunque) 2) Inserte la llave con que viene equipado el micrómetro en el agujero de la escala graduada. 3) Gire la escala graduada para prolongarla y corregir la desviación de la graduación. 4) Verifique la posición cero otra vez, para ver si está en su posición.
Método II Cuando la graduación cero está desalineada dos graduaciones o más. 1) Fije el husillo con el seguro (deje el husillo separado del yunque) 2) Inserte la llave con que viene equipado el micrómetro en el agujero del trinquete, sostenga el manguito, girelo del trinquete, sostenga el manguito, girelo en sentido contrario a las manecillas del reloj.
3) Empuje el manguito hacia afuera (hacia el trinquete), y se moverá libremente, relocalice el manguito a la longitud necesaria para corregir el punto cero.
4) Atornille toda la rosca del trinquete y apriételo con la llave. 5) Verifique el punto cero otra vez, y si la graduación cero está desalineada, corrijala de acuerdo al método I.
Como leer el micrómetro (sistema métrico).
I. Conocimientos requeridos para la lectura.
La línea de revolución sobre la escala, está graduada en milímetros, cada pequeña marca abajo de la línea de revolución indica el intermedio 0.5 mm entre cada graduación sobre la línea.
El micrómetro mostrado es para el rango de medición de 25 mm a 50 mm y su grado más bajo de graduación representa 25 mm
Un micrómetro con rango de medición de 0 a 25 mm, tiene como su graduación más baja el 0. Una vuelta del manguito representa un movimiento de exactamente .5 mm a lo largo de la escala, la periferia del extremo cónico del manguito, está graduada en cincuentavos (1/50); con un movimiento del manguito a lo largo de la escala, una graduación equivale a .01 mm.
II. Ejemplos de lecturas Ejemplo 1)
Paso I. Lea la escala (I) sobre la línea de revolución en la escala 56mm
Paso II Vea si el extremo del manguito está sobre la marca .5 mm, si está sobre .5mm, agregue .5 mm (A) Si está abajo 0.5 mm, no agregue nada. (B)
Paso III Tome la lectura de la escala sobre el manguito, la cual coincide con la línea de revolución de la escala .47 mm Paso Final El total de las lecturas en los pasos I, II, III, es la lectura correcta.
Ejemplo 2) Lea las escalas anteriormente mostradas Paso I. 37. Paso II. .5 Paso III .11 Paso IV. .008 (visualmente) 37.618 mm Ejemplo 3) Lea las escalas Paso I. 7. Paso II. . Paso III. .21 7.21 mm
Ejemplo 4)
El caso mostrado es para un micrómetro con un nonio. La lectura es la siguiente. Paso I. 8. Paso II. .5 Paso III. .29 Paso IV. .003 8.793 mm
Ejemplo 5)
En un micrómetro tipo europeo, la escala del manguito está graduada en centésimas (1/100) para permitir la lectura directa 0.01 mm. La lectura correcta es 5.93 mm
Como leer el micrómetro (sistema inglés)
El que se muestra es un micrómetro para medidas entre el rango de 2 a 3 pulgadas.
La linea de revolución sobre la escala está graduada en .025 de pulgada. En consecuencia, los dígitos 1, 2 y 3 sobre la línea de revolución representan .100, .200 y .300 pulgadas respectivamente. Una vuelta del manguito representa un movimiento exactamente de 0.25 pulg., a lo largo de la escala, el extremo cónico del manguito está graduado en veinticincoavos (1/25); por lo tanto una graduación del movimiento del manguito a lo largo de la escala graduada equivale a .001 pulg.
Ejemplo 1)
Paso I y II Lea la línea de revolución de la escala .2 + .05 pulg. Paso III Lea la graduación sobre el manguito que coincida con la línea de revolución de la escala .021 Paso final La lectura correcta es el total de las lecturas en los pasos I, II y III. .2 + .05 + .021 = .271 pulg.
Ejemplo 2) Leamos el micrómetro. Paso I. 2.3 Paso II. .05 Paso III. .011 Paso IV. .0009 (visualmente) 2.3619 pulg.
Ejemplo 3)
Paso I. 4.1 Paso II. Paso III. .011 4.111pulg.
Ejemplo 4)
En un micrómetro provisto con un nonio, la lectura correcta es la siguiente. Paso I .100 Paso II .025 Paso III. .018 Paso IV. .0004 (con ayuda del nonio) .1434 pulg.
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