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Fundamentos de Metrología Dimensional

$31.712

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  • Autor: MORO PIÑEIRO, María

    Páginas: 312

    Coedición: Alfaomega, Marcombo

    ISBN: 9786076229910 Categoría:

    Descripción

    El presente documento muestra los conocimientos básicos respecto a la organización y gestión metrológica, su normativa y conceptos fundamentales, así como los diversos equipos e instrumentos utilizados en los laboratorios de metrología y centros de trabajo, exponiendo su manejo, sus posibilidades y limitaciones; trata de sentar los fundamentos para disponer de una perspectiva relativa a la metrología como disciplina, y de una comprensión y utilización de equipo metrológico más específico.
    De este modo, este libro se constituye como una herramienta para quienes se dediquen a esta área desde una perspectiva que puede ser docente, académica o de labores cotidianas de un centro productivo, ya que la metrología se integra cada vez más en los procesos de fabricación y de diseño con una trayectoria paralela a los sistemas de gestión de calidad.

    VENTAJAS

    • Contiene múltiples tablas y figuras explicativas de cada uno de los temas expuestos.
    • Cuenta con una bibliografía general para ampliar el aprendizaje en los temas de interés para el lector.

    CONOZCA

    • Las diversas unidades del Sistema Internacional de Unidades.
    • Qué son las tolerancias dimensionales y los conceptos relacionados con ellas.
    • Las características metrológicas de los instrumentos de medición.

    APRENDA

    • A identificar las funciones de la metrología científica, la metrología legal y metrología industrial.
    • A realizar una calibración de patrones, instrumentos de medida y accesorios de un laboratorio o taller de fabricación.
    • A distinguir las características de los distintos tipos de tolerancias geométricas.

    DESARROLLE SUS HABILIDADES PARA

    • Efectuar un manejo adecuado de los bloques patrón longitudinales.
    • Utilizar distintos instrumentos de medición (como el pie de rey, el micrómetro y los relojes comparadores).
    • Manejar instrumentos de medida de magnitudes angulares.

    A QUIÉN VA DIRIGIDO

    Este libro está dirigido a estudiantes, docentes y profesionales de este campo.

    ÍNDICE GENERAL

    1. Introducción y conceptos ………………………………………………………………. 1

    1.1 Introducción y objetivos …………………………………………………………………. 1

    1.1.1 Metrología ……………………………………………………………………………….. 2

    1.1.1.1 Antecedentes ………………………………………………………………………… 3

    1.1.1.2 Sistema Internacional y Sistema Imperial Británico ……………………. 5

    1.1.2 Industrialización de los procesos de fabricación ……………………………. 7

    1.1.3 Normalización ………………………………………………………………………… 10

    1.1.4 Metrología de precisión, los inicios …………………………………………… 11

    1.2 Sistema Internacional de Unidades ………………………………………………… 12

    1.2.1 La convención del metro ………………………………………………………….. 12

    1.2.2 Números normales o preferentes, series Renard ………………………….. 14

    1.2.3 El Sistema Internacional SI ………………………………………………………. 17

    1.2.3.1 Unidades fundamentales del SI ……………………………………………… 17

    1.2.3.2 Unidades derivadas ………………………………………………………………. 17

    1.2.3.3 Unidades fuera del SI …………………………………………………………… 18

    1.2.3.4 Unidades suplementarias ………………………………………………………. 19

    1.2.3.5 Unidades básicas del SI ………………………………………………………… 19

    1.2.3.6 Múltiplos y submúltiplos del SI……………………………………………… 21

    1.2.3.7 Reglas para escribir los símbolos de las unidades …………………….. 21

    1.3 Organización metrológica …………………………………………………………….. 21

    1.3.1 Metrología científica ……………………………………………………………….. 22

    1.3.2 Metrología legal ……………………………………………………………………… 23

    1.3.3 Metrología industrial ……………………………………………………………….. 23

    1.3.4 Organización Mundial de la Metrología y Metrología Legal ………… 24

    1.3.5 Organización Metrológica Nacional ………………………………………….. 26

    1.3.6 Patrones …………………………………………………………………………………. 28

    1.3.6.1 Materiales de referencia ……………………………………………………….. 29

    1.3.7 Laboratorios de metrología y ensayo …………………………………………. 31

    1.3.7.1 Ensayos ………………………………………………………………………………. 32

    1.3.8 Áreas metrológicas …………………………………………………………………. 33

    1.3.9 La metrología en la fabricación ………………………………………………… 33

    1.3.9.1 Actividades metrológicas ……………………………………………………… 35

    1.4 Conceptos generales …………………………………………………………………….. 35

    1.4.1 Trazabilidad …………………………………………………………………………… 35

    1.4.2 Calibración …………………………………………………………………………….. 36

    1.4.2.1 Planes de calibración ……………………………………………………………. 39

    1.4.2.2 Certificados de calibración ……………………………………………………. 50

    1.4.3 Errores e incertidumbre ……………………………………………………………. 51

    1.4.3.1 Incertidumbre de medida ………………………………………………………. 51

    1.4.3.1.1 Cifras significativas, redondeo de incertidumbres …………….. 53

    1.4.3.2 Errores de medida ………………………………………………………………… 53

    1.4.3.3 Causas de error ……………………………………………………………………. 54

    1.4.3.4 Expresión de mediciones ………………………………………………………. 56

    1.4.3.5 Expresiones de incertidumbre ……………………………………………….. 57

    1.4.3.5.1 Evaluación de incertidumbres ………………………………………… 58

    1.4.3.5.2 Criterios de rechazo de valores atípicos …………………………… 60

    1.4.3.5.3 Fases para la evaluación de incertidumbres ……………………… 64

    1.4.3.5.4 Tratamiento de la incertidumbre …………………………………….. 65

    1.4.3.5.5 Método Monte Carlo (MMC) ………………………………………… 65

    1.4.3.6 Relación tolerancia / incertidumbre, (U/T) ………………………………. 67

    1.4.3.7 Magnitudes de influencia ……………………………………………………… 70

    1.4.3.8 Condiciones de las magnitudes de referencia en los laboratorios … 71

    1.4.3.9 Efectos de la dilatación …………………………………………………………. 73

    1.5 Tolerancias dimensionales ……………………………………………………………. 75

    1.5.1 Introducción …………………………………………………………………………… 75

    1.5.2 Sistema de tolerancias (ISO) …………………………………………………….. 77

    1.5.2.1 Posición de la zona de tolerancia ……………………………………………. 80

    1.5.2.2 Zonas de tolerancia preferente para ajustes ……………………………… 85

    1.5.2.3 Normas ………………………………………………………………………………. 86

    1.5.3 Designación de tolerancias ………………………………………………………. 87

    1.5.3.1 Tolerancias para chaflanes, radios exteriores y aristas matadas ….. 89

    1.5.3.2 Tolerancias dimensionales para medidas angulares ………………….. 89

    1.5.4 Ajustes ………………………………………………………………………………….. 90

    1.5.4.1 Sistemas (ISO) de ajuste ……………………………………………………….. 94

    1.5.4.1.1 Sistema de agujero base ………………………………………………… 94

    1.5.4.1.2 Sistema de eje base ………………………………………………………. 95

    1.5.4.1.3 Representación de un ajuste …………………………………………… 96

    1.5.4.1.4 Posiciones especiales ……………………………………………………. 96

    1.5.4.1.5 Grados de tolerancias ……………………………………………………. 97

    1.5.4.1.6 Uniones roscadas …………………………………………………………. 97

    1.5.4.1.7 Consideraciones en la elección de ajustes ………………………. 101

    1.5.4.1.8 Control de tolerancias dimensionales ……………………………. 102

    1.5.4.1.9 Operaciones con tolerancias ………………………………………… 103

    1.5.5 Intercambiabilidad ………………………………………………………………… 104

    1.5.6 Montaje selectivo ………………………………………………………………….. 104

    1.5.7 Medidas de tolerancia libre …………………………………………………….. 105

    1.5.8 Conversión de unidades …………………………………………………………. 106

    1.6 Tolerancias geométricas ……………………………………………………………… 106

    1.6.1 Antecedentes ………………………………………………………………………… 106

    1.6.2 GD&T …………………………………………………………………………………. 107

    1.6.2.1 Interpretación de los símbolos ……………………………………………… 110

    1.6.2.2 Categorías de tolerancias geométricas …………………………………… 112

    1.6.2.2.1 Tolerancias geométricas de forma ………………………………… 112

    1.6.2.2.2 Tolerancias geométricas de posición …………………………….. 113

    1.6.2.2.3 Tolerancias de localización ………………………………………….. 114

    1.6.2.2.4 Tolerancias de cabeceo ……………………………………………….. 115

    1.6.2.3 Indicaciones de tolerancia: datum ………………………………………… 116

    1.6.2.4 Marco de control ……………………………………………………………….. 117

    1.6.2.5 Características y referencias datum ………………………………………. 118

    1.6.2.6 Características de tamaño (FOS) ………………………………………….. 119

    1.6.2.7 Modificadores ……………………………………………………………………. 119

    1.6.2.8 Relaciones entre tolerancias dimensionales y geométricas ………. 121

    1.6.2.9 Ventajas ……………………………………………………………………………. 123

    2. Instrumentos de medida ……………………………………………………………. 125

    2.1 Instrumentos de medición …………………………………………………………… 125

    2.2.1 Características metrológicas de los instrumentos de medida ……….. 125

    2.1.2 Condiciones de las mediciones ……………………………………………….. 129

    2.1.2.1 Clasificación de métodos de medida …………………………………….. 130

    2.1.2.1.1 Por las magnitudes que comparan …………………………………. 130

    2.1.2.1.2 Por el método de medida empleado ………………………………. 131

    2.1.2.1.3 Por el sistema de amplificación ……………………………………. 131

    2.1.3 Comprobaciones de exactitud …………………………………………………. 132

    2.1.4 Métodos e instrumentos de medida ………………………………………….. 133

    2.1.4.1 Controles metrológicos ……………………………………………………….. 133

    2.1.4.2 Medición …………………………………………………………………………… 134

    2.1.4.3 Instrumentos metrológicos ………………………………………………….. 135

    2.2 Bloques patrón longitudinales (01.02) ………………………………………….. 135

    2.2.1 Grados de bloques patrón ……………………………………………………….. 141

    2.2.2 Accesorios (01.03) ………………………………………………………………… 141

    2.2.3 Manejo de los bloques patrón …………………………………………………. 142

    2.2.3.1 Agrupamientos, criterios …………………………………………………….. 144

    2.2.3.2 Comprobación del estado de las caras de medida ……………………. 145

    2.2.3.3 Algunos ejemplos de agrupamientos o montajes de bloques …….. 147

    2.2.4 Calibración de bloques patrón ………………………………………………… 147

    2.3 Pies de rey, calibradores o calibre (02.02) …………………………………….. 149

    2.3.1 Indicaciones para medir con un pie de rey ………………………………… 153

    2.3.2 Indicaciones de uso del pie de rey …………………………………………… 155

    2.3.3 Interpretación de la lectura ……………………………………………………… 156

    2.3.4 Nonius o verniers ………………………………………………………………….. 157

    2.3.4.1 Cálculo de la sensibilidad de un pie de rey …………………………….. 158

    2.3.4.2 Tipos de nonius más utilizados en el taller mecánico ………………. 159

    2.3.4.3 Interpretación de lecturas en la escala en unidades inglesas ……… 159

    2.3.5 Posibles causas de error al medir con el pie de rey …………………….. 160

    2.3.6 Tipos de pie de rey ………………………………………………………………… 164

    2.3.6.1 Calibre de doble corredera (09.01) ……………………………………….. 166

    2.3.6.2 Calibre V de corredera ………………………………………………………… 167

    2.3.7 Calibración del pie de rey ………………………………………………………. 168

    2.3.8 Mediciones indirectas con calibres ………………………………………….. 170

    2.4 Micrómetro de exteriores (02.10) …………………………………………………. 172

    2.4.1 Cálculo de la sensibilidad ………………………………………………………. 174

    2.4.2 Interpretación de lectura y medición ………………………………………… 174

    2.4.3 Comprobaciones en los micrómetros ……………………………………….. 175

    2.4.3.1 Posibles causas de error al medir con un micrómetro………………. 177

    2.4.4 Tipos de micrómetros ……………………………………………………………. 179

    2.4.4.1 Micrómetros de exteriores, variedades ………………………………….. 180

    2.4.4.1.1 Micrómetro de platillos ……………………………………………….. 184

    2.4.4.1.2 Micrómetro de roscas ………………………………………………….. 185

    2.4.4.1.3 Accesorios para micrómetros de exteriores ……………………. 188

    2.4.4.2 Micrómetros de interiores ……………………………………………………. 192

    2.4.4.2.1 Micrómetro de profundidades, sonda micrométrica (02.09) 192

    2.4.4.2.2 Micrómetro de interiores de dos contactos (02.11) ………….. 194

    2.4.2.2.3 Micrómetro de interiores de tres contactos (02.12)………….. 195

    2.4.4.2.4 Micrómetro de interiores para la medida de interiores roscados ………………………………………………….. 196

    2.5 Relojes comparadores (03) ………………………………………………………….. 197

    2.6 Instrumentos de verificación: calibres fijos de límites (02.14) …………. 208

    3. Control dimensional: ángulos ……………………………………………………. 211

    3.1 Magnitudes angulares y control …………………………………………………… 211

    3.1.1 Patrones de ángulo (04) …………………………………………………………. 211

    3.1.1.1 Patones angulares de trazo, disco circular graduado ……………….. 213

    3.1.1.2 Patones angulares de trazo, disco circular óptico ……………………. 213

    3.1.1.3 Patones angulares materiales, escuadra (06.02) ………………………. 213

    3.1.1.4 Cilindro de perpendicularidad (06.03) …………………………………… 214

    3.1.1.5 Prisma patrón …………………………………………………………………….. 215

    3.1.1.6 Polígono óptico ………………………………………………………………….. 215

    3.1.1.7 Bloques patrón angulares ……………………………………………………. 216

    3.1.2 Instrumentos de medida de magnitudes angulares ……………………… 217

    3.1.2.1 Falsas escuadras ………………………………………………………………… 217

    3.1.2.2 Goniómetro de taller …………………………………………………………… 218

    3.1.2.2.1 Reglas para la interpretación de la medida de un goniómetro ……………………………………………………….. 221

    3.1.2.2.2 Goniómetro óptico ……………………………………………………… 223

    3.1.2.2.3 Escuadra universal o combinada …………………………………… 223

    3.1.2.3 Regla de senos (05.03) ……………………………………………………….. 224

    3.2 Control de formas elementales …………………………………………………….. 230

    3.2.1 Evaluación de formas elementales …………………………………………… 230

    3.2.2 Planitud ……………………………………………………………………………….. 232

    3.2.2.1 Mesas de planitud, mármoles de trazado y control ………………….. 232

    3.2.2.2 Proceso de calibración para mesas de planitud ……………………….. 236

    3.2.2.3 Procedimiento de calibración mediante regla de control y reloj comparador… 239

    3.2.3 Rectitud ……………………………………………………………………………….. 242

    3.2.4 Niveles de burbuja ………………………………………………………………… 243

    3.2.4.1 Clasificación de los niveles …………………………………………………. 247

    3.2.4.2 Empleo del nivel de burbuja ………………………………………………… 249

    3.2.4.3 Nivel con tornillo micrométrico …………………………………………… 250

    3.2.4.4 Clinómetro ………………………………………………………………………… 251

    3.2.4.5 Nivel de escuadra o cuadrado ………………………………………………. 252

    3.2.5 Redondez y cilindricidad ……………………………………………………….. 253

    3.2.6 Medición dimensional sin contacto………………………………………….. 255

    3.2.6.1 Autocolimador …………………………………………………………………… 256

    3.2.6.2 Proyector de perfiles …………………………………………………………… 257

    3.2.7 Formas primitivas y complejas ……………………………………………….. 264

    3.2.7.1 Máquinas de medición por coordenadas ………………………………… 267

    3.3 Controles microgeométricos ……………………………………………………….. 273

    Anexo 1. Trazado …………………………………………………………………………. 287

    Anexo 2. Inspección y muestreos …………………………………………………… 291

    Bibliografía ………………………………………………………………………………….. 295

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