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Este documento proporciona una descripción detallada de los instrumentos de medición directa, incluyendo el calibrador vernier, el micrómetro, los comparadores de carátula, los bloques patrón, los calibradores pasa-no pasa y el calibrador de altura. Se explica el funcionamiento, las características y las aplicaciones de cada instrumento, así como su mantenimiento y almacenamiento. Útil para estudiantes de ingeniería, mecánica y otras áreas que requieren conocimientos sobre metrología dimensional.
Tipo: Apuntes
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2.8 Instrumentos de medición directa. Clasificación de los instrumentos de medición. Instrumentos de medición analógica y digital. (• Calibrador Vernier • Micrómetro • Comparadores de carátula • Bloques patrón • Calibradores pasa – no pasa • Calibrador de altura.)
CLASIFICACION DE INSTRUMENTOS Y APARATOS DE MEDICION EN METROLOGIA DIMENCIONAL
La escala vernier lo invento Petrus nonius matemático portugués por lo que se le denomina nonio. El diseño actual de escala deslizante debe su nombre al francés Pierre vernier quien lo perfecciono. El calibrador vernier fue elaborado para satisfacer las necesidades de un instrumento de lectura directa que pudiera brindar una medida fácilmente, en una solo operación. El calibrador típico puede tomar tres tipos de medición exteriores, interiores y profundidades, pero algunos pueden tomar medición de peldaño. Ver la siguiente figura.
Es un instrumento para medir longitudes que permite lecturas en milímetros (SMD), en fracciones de pulgada (SIF), y milésimas de pulgada (SID) a través de una escala llamada Nonio o Vernier. Está compuesto por una regla fija que es donde están graduadas las escalas de medición ya sea en milímetros, en pulgadas o mixtas.
Tipos de calibrador vernier. Calibrador vernier tipo M
Calibrador vernier tipo CM
Otros tipos de calibradores vernier Calibrador con indicador de carátula (o cuadrante). En este calibrador se ha sustituido la escala graduada por un indicador de carátula o cuadrante operado por un mecanismo de piñón y cremallera logrando que la resolución sea aún mayor logrando hasta lecturas de 0,01 mm. Se disponen de calibradores desde 100 mm hasta 2 000 mm y excepcionalmente aún más largos.
Calibradores digitales. Estos calibradores utilizan un sistema de defección de desplazamiento de tipo capacitancia, tienen el mismo tamaño, peso y alcance de medición que los calibradores estándar, son de fácil lectura y operación, los valores son leídos en una pantalla de cristal líquido (LCD), con cinco dígitos y cuentan con una resolución de 0,01 mm, que es fácil de leer y libre de errores de lectura.
Calibradores con ajuste fino. Se diseñan de modo que las puntas de medición puedan medir superficies externas solamente, o bien permitir solo mediciones internos con un alcance útil desde 600 hasta 2000 mm cuenta con un mecanismo de ajuste para el movimiento fino del cursor.
Calibrador con palpador ajustable de puntas desiguales. Este tipo de calibrador facilita mediciones en planos a diferente nivel en piezas escalonados donde no se puedan medir con calibradores estándar, cuento con un mecanismo de ajuste vertical del punto de medición.
Inventado en el siglo 18, el micrómetro es un dispositivo que mide el desplazamiento del husillo cuando este es movido mediante el giro de un tornillo lo que convierte el movimiento giratorio del tambor en el movimiento lineal del husillo. El micrómetro inicialmente requería ser usado sobre una mesa. Con el tiempo, nuevos diseños permitieron hacerlos lo suficientemente compactos para que pudieran ser usados con una mano, proporcionando la exactitud requerida para muchas aplicaciones. El principio de operación es bastante simple, un tornillo que al ser girado dentro de una tuerca avanza o retrocede según el sentido de giro. Si estas dos partes son montadas en un lado de un arco y un tope en el otro, es medir partes introducidas entre el tope y el tornillo. Para tomar lecturas, un cilindro sobre el que se graba una línea de referencia y graduaciones que corresponden a un giro de 360º del tornillo (husillo),es fijado también al arco, cubriendo el tornillo y la tuerca, sobre el cilindro gira un tambor sujetado mediante un pequeño tornillo al husillo. El borde del tambor, permite leer los giros completos (avance de 0,5mm) y sobre el perímetro del tambor se graban 50 graduaciones uniformemente distribuidas que representan 0,01mm de avance del husillo cada una. Con el paso del tiempo se agregaron el freno o aislante térmico en el arco, mecanismo (trinquete) para controlar la fuerza de medición, posibilidad de ajustar el cero y tuerca de ajuste para el juego entre tornillo y tuerca.
Posteriormente surgieron los micrómetros digitales con contador y los digitales electrónicos estos últimos aunque siguen utilizando el principio básico descrito antes, incorporan codificadores rotatorios o lineales para poder detectar el desplazamiento del husillo y mostrarlo en una pantalla con resolución de 0,001mm.
Existen en la actualidad una gran variedad de micrómetros para aplicaciones muy diversas, incluyendo variedad de tamaños y superficie de medición adaptables a
Micrómetro digimatic.
Micrómetro para roscas.
Los indicadores de caratula son instrumentos ampliamente utilizados para realizar mediciones; en ellos un pequeño desplazamiento del husillo es amplificado mediante un tren de engranes para mover en forma angular una aguja indicadora sobre la caratula del dispositivo; la aguja girará desde una a varias docenas de vueltas, lo que depende del tipo de indicador. Es fácil leer el desplazamiento
amplificado en caratula, lo cual hace que este instrumento sea útil para mediciones diversas. A continuación se muestra las partes del indicador.
Los indicadores de carátula (comparador de carátula) son instrumentos de uso muy extendido en la industria para mediciones muy diversas, siendo una aplicación, su utilización en dispositivos de medición que permiten una medición muy rápida de piezas producidas en serie. Exige una gran variedad de modelos para adecuarse a diferentes aplicaciones, una variedad es, en el intervalo de medición, otra es el valor de la mínima graduación, existiendo los indicadores de carátula y los indicadores tipo palanca. Existen indicadores que dan lectura en milímetros y otros que las dan en pulgadas. Existe variedad de las puntas de contacto, disponibles con geometrías diversas para una variedad de aplicaciones. Estas pueden ser usadas con extensiones. Para poder realizar mediciones los indicadores tienen que ser montados en una base soporte.
Para llevar la medición a cavo se procede se describe a continuación:
a) Se coloca el indicador en soporte adecuado a la longitud de lo que se pretende medir. b) Se inserta un bloque patrón de longitud conveniente entre la superficie de referencia del soporte y la punta de contacto del indicador. c) Se ajusta lectura cero sobre la caratula del indicador, ya sea girando la caratula para que el cero coincida con la posición de la aguja o ajustando la altura del indicador (es conveniente contar con ajuste fino). Es recomendable que el ajuste a cero se realice considerando que con la mínima dimensión esperada no se pierda el contacto entre la superficie de referencia del soporte y la punta de contacto del indicador. d) Se retira el bloque patrón y se inserta la pieza por medir. e) Se lee sobre la caratula la variación que representa cuanto es mayor o menor (depende de la dirección en que se movió la aguja) la longitud de la pieza con respecto a la altura del conjunto de bloques patrón utilizados para el ajuste del cero.
El bloque patrón es una barra de forma rectangular que cuenta con diversos espesores que es utilizado para calibrar o comparar instrumentos de medición. Estas herramientas se usan para efectuar operaciones de calibración, de precisión y para calibrar otras herramientas de medición.
Carl Edward Johansson descubrió que cualquier longitud podía obtenerse combinando un conjunto de pequeños bloques patrón con diferentes tamaños; basado en este principio construyo un juego de bloques patrón compuesto de 111 piezas con el cual podía formar cualquier longitud dentro del rango de 2 a 202 mm en incrementos de 1 μm (200 000 combinaciones). Estas piezas tienen una sección transversal rectangular y se denomina bloques patrones rectangulares (tipo Johansson).
Requerimientos para los bloques patrón.
Juegos de bloques patrón para calibrar micrómetros.
Este es uno de los métodos más rápidos para medir roscas externas y consiste en un par de anillos roscados pasa-no pasa, como se muestra en la figura.
Estos calibres se fijan a los límites de la tolerancia de la parte. Su aplicación simplemente es atornillarlos sobre la parte. El de pasa debe entrar sin fuerza sobre la longitud de la rosca y el de no pasa no debe introducirse más de dos hilos antes de que se atore. Estos calibres sólo indican si la parte inspeccionada está dentro de tolerancia o no. Ellos no especifican cual es el tamaño real de la parte roscada. También hay calibres roscados pasa-no pasa para la inspección de roscas internas. Estos trabajan bajo el mismo principio de pasa y no pasa; en este caso, el calibre de no pasa entrará una vuelta cuando más, pero no otra. Este es quizá el método más práctico para medir roscas internas, ya que aunque existen instrumentos que proporcionan datos variables, éstos no están disponibles para los diámetros más pequeños.
Calibrador pasa no pasa de contacto para medir el diámetro
Los medidores de alturas han sido ampliamente utilizados en la industria durante muchos años, el original con escala vernier (como se muestra en la figura) puede encontrarse en la actualidad con diversas variantes, ya sea utilizando una carátula en vez de la escala vernier, modelo generalmente limitado en la altura máxima, el medidor de alturas con caratula y contador, y el medidor de alturas digital electrónico.
Notas generales sobre el uso de medidores de altura:
