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III UNIDAD. METROLOGIA ELECTROMECANICA |
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3.2 INSTRUMENTOS DE MEDICION DIRECTA |
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.
 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.
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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.
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, 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:
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.
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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.
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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.
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Vernier circular (goniómetro): Es una modificación del vernier
lineal, que mide ángulos, se utiliza montado en un teodolito.
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ERRORES DE MEDICIÓN CON CALIBRADORES
1.- Error inherente a la
construcción del calibrador.
2.- Error de paralaje
3.- Condiciones
ambientales y fuerza de medición
 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 tambor-husillo. El vernier y micrómetro son los instrumentos más utilizados en la industria metalmecánica. Las partes principales que constituyen un micrómetro son las
siguientes: 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:
MEDIDOR DE ALTURA CON CARATULA
El mecanismo es el mismo que el medidor de altura con carátula. El mecanismo de amplificación del indicador consiste del piñón, engrane amplificador y del piñón central. El contador indica lecturas de 1mm. y las fracciones las indica la carátula; debido a que hay lecturas en 2 direcciones, podrían ser confusas cuando el cursor se mueva hacia arriba o hacia abajo cerca del punto 0. MEDIDOR DE ALTURA ELECTRODIGITALES
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El calibrador de altura también se utiliza como herramienta de
trazo, para lo cual se incluye un buril. El medidor de altura,
creado por medio de la combinación de una escala principal con un
vernier para realizar mediciones rápidas y exactas, cuenta con un
solo palpador y la superficie sobre la cual descansa, actúa como
plano de referencia para realizar las mediciones.
El medidor incorpora el mecanismo de amplificación del indicador de
carátula. Las lecturas se toman sumando las lecturas de la
graduación de la escala principal y la de la carátula, la cual
indica la fracción de la escala principal con una aguja, lo que
minimiza errores de paralaje y permite mediciones rápidas y exactas.
CALIBRADOR DE PASA-NO PASA descripcion ******
**** *** pendiente ***** ****** ***** ***** ****
Un tipo muy importante lo constituyen los calibres
exteriores sólidos lisos . ANSI B47 los define como un calibre
externo completo empleado para controlar el tamaño de dimensiones
externas lisas, que contiene un arco abierto y superficies de
medición en forma de yunques fijos paralelos no ajustables, aunque
existen de tipo ajustable que tienen uno o más pares de superficies
de medición que pueden ajustarse y colocarse a cualquier tamaño
predeterminado dentro del rango del calibre.
Existen también calibres para inspección de piezas
cónicas y conos, MORSE e ISO ( interiores y exteriores); algunos de
ellos tienen sólo una línea graduada alrededor que representa la
dimensión especificada , pero otros tienen dos líneas graduadas
alrededor. Una vez montado el cono en el calibre , si una de las
líneas no se observa y la otra sí , indica que la parte está dentro
de los límites establecidos.
También existen calibradores de planos y espiga plana
para medición de agujeros respectivamente, así como también existen
una gran variedad de calibres para inspección de partes roscadas
externa e internas ( en V,ACME, CUADRADA,CÖNICA, etc.) las
dimensiones y características, de los cuales se encuentran en
diversas Normas ANSI,ISO,DIN.
Son instrumentos
utilizados para medir la expansion/contraccion relativa de solidos en
diferentes tempreaturas.
Instrumento de medición en el cual
un pequeño movimiento del husillo se amplifica mediante un tren de
engranes que mueven en forma angular una aguja indicadora sobre la
carátula del dispositivo. La aguja indicadora puede dar tantas
vueltas como lo permita el mecanismo de medición del aparato.
Este indicador se monta en un soporte diseñado para
mediciones específicas como espesores, profundidades, exteriores y
variaciones. El comparador no es un instrumento independiente, para
hacer mediciones se requiere de un plano de referencia y de un
aditamento sujetador del comparador. Existen en el mercado una gran
variedad de soportes y accesorios para diferentes comparaciones.