LABORATORIO DE ENSAYOS INDUSTRIALES

Presentación del tema: "LABORATORIO DE ENSAYOS INDUSTRIALES"— Transcripción de la presentación:

1 LABORATORIO DE ENSAYOS INDUSTRIALES
METROLOGIA

2 Generalidades El Laboratorio de Ensayos de Materiales está presente en el principio y fin de los proyectos. Determina las propiedades mecánicas de los materiales mediante el empleo de equipos de gran sensibilidad y precisión, considerando las muchas causas que pueden modificarlas, para que el proyectista fije las tensiones de trabajo o admisibles o bien el alcance de la deformación máxima aceptable del mecanismo o estructura.

3 Generalidades Una vez realizada la máquina o estructura, son los equipos del laboratorio los que permiten verificarlas en su seguridad o condiciones de uso. Dado que los proyectos no siempre parten de exactas teorías de cálculo cuando el material va a ser sometido a condiciones criticas de trabajo.

4 Generalidades Analiza materiales de la planta de producción para determinar si sus propiedades resultan las previstas y en ensayos denominados no destructivos determina las propiedades mecánicas de los materiales, su calidad, terminación o propiedades especificas.

5 Generalidades En la terminología corriente resulta común denominar ensayos no destructivos a los que determinan fallas en los metales y soldaduras y que, si bien son realizados generalmente en el Laboratorio de Ensayos de Materiales, corresponden al “Laboratorio de Control de Calidad”.

6 Generalidades Íntimamente ligado a la Metalurgia, en muchos casos se incluye en el Laboratorio de Ensayos de Materiales el estudio cristalográfico de los metales (Laboratorio de Metalografía), para determinar calidades y todos los efectos capaces de alterar sus estructuras, de las que en principio dependen sus propiedades mecánicas

7 Generalidades Resumiendo, podemos decir, en forma general. que el Laboratorio de Ensayos de Materiales está presente en el proyecto, en el control de tensiones en máquinas y estructuras, en la detección de fallas, en el estudio de las estructuras cristalográficas de los metales y en la determinación de las causas que provocan la rotura de los materiales en servicio.

8 Instrumento de medición
Las reglas son los instrumentos de medición más populares. En física, química e ingeniería, un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se hace esta conversión.

9 Instrumento de medición
Dos características importantes de un instrumento de medida son la precisión y la sensibilidad. Los físicos utilizan una gran variedad de instrumentos para llevar a cabo sus mediciones. Desde objetos sencillos como reglas y cronómetros hasta microscopios electrónicos y aceleradores de partículas.

10 Unidad de medida Una unidad de medida es una cantidad estandarizada de una determinada magnitud física. En general, una unidad de medida toma su valor a partir de un patrón o de una composición de otras unidades definidas previamente. Las primeras se conocen como unidades básicas o de base (o, no muy correctamente, fundamentales), mientras que las segundas se llaman unidades derivadas.

11 Unidad de medida Un conjunto consistente de unidades de medida en el que ninguna magnitud tenga más de una unidad asociada es denominado sistema de unidades. Todas las unidades denotan cantidades escalares. En el caso de las magnitudes vectoriales, se interpreta que cada uno de los componentes está expresado en la unidad indicada.

12 Sistema Internacional de Unidades.
Longitud Masa Tiempo Intensidad eléctrica Temperatura Intensidad luminosa Cantidad de sustancia También establece muchas magnitudes derivadas, que no necesitan de un patrón, por estar compuestas de magnitudes fundamentales. Véase también: Sistema Internacional de Unidades, Unidades básicas del SI y Unidades derivadas del SI El Sistema Internacional de Unidades es la forma actual del sistema métrico decimal y establece las unidades que deben ser utilizadas internacionalmente. Fue creado por el Comité Internacional de Pesos y Medidas con sede en Francia. En él se establecen 7 magnitudes fundamentales, con los patrones para medirlas:

13 Patrón de medida. Un patrón de medidas es el hecho aislado y conocido que sirve como fundamento para crear una unidad de medida. Muchas unidades tienen patrones, pero en el sistema métrico sólo las unidades básicas tienen patrones de medidas. Los patrones nunca varían su valor. Aunque han ido evolucionando, porque los anteriores establecidos eran variables y, se establecieron otros diferentes considerados invariables.

14 Patrón de medida. Ejemplo de un patrón de medida sería: "Patrón del segundo: Es la duración de períodos de radiación correspondiente a la transición entre 2 niveles hiperfinos del estado fundamental del átomo de Cesio 133". Como se puede leer en el artículo sobre el segundo. De todos los patrones del sistema métrico, sólo existe la muestra material de uno, es el kilogramo, conservado en la Oficina Internacional de Pesos y Medidas. De ese patrón se han hecho varias copias para varios países.

15 Patrón de medida. Un ejemplo de patrones de medida son: Segundo Metro
Amperio Mol Kilogramo Kelvin Candela (para medir tiempo) (para medir longitud) (para medir corriente o intensidad de corriente) (para medir cantidad de sustancia) (para medir cantidad de masa) (para medir la temperatura) (para medir la cantidad luminosa)

16 Tipos de unidades de medidas.
Unidades de capacidad Unidades de densidad Unidades de energía Unidades de fuerza Unidades de longitud Unidades de masa Unidades de peso específico Unidades de potencia Unidades de presión Unidades de superficie Unidades de temperatura Unidades de tiempo Unidades de velocidad Unidades de viscosidad Unidades de volumen Unidades eléctricas

17 Metrología La metrología (del griego μετρoν, medida y λoγoς, tratado) es la ciencia de la medida. Tiene por objetivo el estudio de los sistemas de medida en cualquier campo de la ciencia. También tiene como objetivo indirecto que se cumpla con la calidad. La Metrología tiene dos características muy importantes el resultado de la medición y la incertidumbre de medida.

18 El calibre Instrumentos de medición e inspección.
En la siguiente lista se muestran algunos instrumentos de medición e inspección: Calibre pie de rey.

19 Metrología Pie de rey o calibre vernier universal: Se usa para medir con precisión elementos pequeños (tornillos, orificios, pequeños objetos, etc.). La precisión de esta herramienta llega a la décima, a la media décima de milímetro e incluso llega a apreciar centésimas de dos en dos (cuando el nonio está dividido en cincuenta partes iguales). Para medir exteriores se utilizan las dos patas largas, para medir interiores (p.e. diámetros de orificios) las dos patas pequeñas, y para medir profundidades un vástago que va saliendo por la parte trasera, llamado sonda de profundidad. Para efectuar una medición, ajustaremos el calibre al objeto a medir y lo fijaremos. La pata móvil tiene una escala graduada (10, 20 o 50 divisiones, dependiendo de la precisión).

20 El micrómetro Micrómetro, tornillo micrométrico o Palmer: es un instrumento que sirve para medir con alta precisión (del orden de una micra, equivalente a 10−6 metros) las dimensiones de un objeto. Para ello cuenta con 2 puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado es su contorno una escala. La escala puede incluir un nonio. 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.

21 El micrómetro El Micrómetro se clasifica de la siguiente manera:
Micrómetro de exteriores: son instrumentos de medida capaces de medir el exterior de piezas en centésimas. Poseen contactos de metal duro rectificados y lapeados. Ejercen sobre la pieza a medir una presión media entre 5 y 10 N, poseen un freno para no dañar la pieza y el medidor si apretamos demasiado al medir. Micrómetro digital: son exactamente iguales a los anteriores, pero tienen la particularidad de realizar mediciones de hasta 1 milésima de precisión y son digitales, a diferencia de los anteriores que son analógicos.

22 El micrómetro Micrómetro exterior con contacto de platillos: de igual aspecto que los anteriores, pero posee unos platillos en sus contactos para mejor agarre y para la medición de dientes de coronas u hojas de sierra circulares. Micrómetro de exteriores de arco profundo: tiene la particularidad de que tiene su arco de mayor longitud que los anteriores, para poder realizar mediciones en placas o sitios de difícil acceso. Micrómetro de profundidades: se parece mucho al calibre de profundidades, pero tiene la capacidad de realizar mediciones en centésimas de milímetro. Micrómetro de interiores: mide interiores basándose en tres puntos de apoyo. En el estuche se contienen galgas para comprobar la exactitud de las mediciones.

23 El reloj comparador Reloj comparador: es un instrumento que permite realizar comparaciones de medición entre dos objetos. También tiene aplicaciones de alineación de objetos en maquinarias. Necesita de un soporte con pie magnético. Visualizadores con entrada Digimatic: es un instrumento que tiene la capacidad de mostrar digitalmente la medición de un instrumento analógico. Verificador de interiores: instrumento que sirve para tomar medidas de agujeros y compararlas de una pieza a otra. Posee un reloj comparador para mayor precisión y piezas intercambiables.

24 El gramil Gramil o calibre de altitud:
Es un instrumento capaz de realizar mediciones en altura verticalmente, y realizar señalizaciones y paralelas en piezas.

25 Calibre Pasa – No pasa Calibre pasa-no pasa
Calibre tampón cilíndrico: son elementos que sirven para comprobar el diámetro de agujeros y comprobar que se adaptan a lo que necesitamos, para respetar las tolerancias de equipo, se someten a la condición de pasa-no pasa y tienen el uso contrario al calibre de herradura. Calibre de herradura: sirve para medir el diámetro exterior de piezas con la condición de pasa-no pasa.

26 Otros instrumentos Microscopio: instrumento de visualización que nos permite ver aspectos o características de objetos con una visión microscópica, y con los dos ojos simultáneamente. Proyector de perfiles: instrumento que permite ampliar con un factor conocido, una pieza y poder observar su estructura más pequeña mediante la reflexión de su sombra. Rugosímetro: es un instrumento que mediante ondas es capaz de medir la rugosidad de la superficie de un objeto, sin necesidad de ampliación visual de la superficie del objeto.

27 El durómetro Durómetro:
Instrumento mecánico o electrónico que permite medir y hacer pruebas de la dureza de distintos materiales, ya sean metálicos, cerámicos, plásticos o de piedra.

28 CONTROL DIMENSIONAL La fabricación de piezas es tan antigua como el hombre y a lo largo de su historia ha ido evolucionando, haciéndose cada vez más exigente el grado de exactitud dimensional requerida de las partes fabricadas. Hoy en día existen dos formas de fabricar dichas partes:

29 CONTROL DIMENSIONAL Fabricación Artesana
Cada mecanismo o montaje se fabrica individualmente. Las piezas se fabrican para una unidad específica de montaje. No importa la repetitividad. Se hace encajar y funcionar correctamente al conjunto recortando o añadiendo las piezas necesarias. No importa que las piezas resultantes no se ajusten a los planos.

30 CONTROL DIMENSIONAL Fabricación en Serie
Cada pieza de un conjunto se fabrica con independencia de las restantes. Las piezas fabricadas independientes entre ellas deben acoplar perfectamente (deben ser precisas e intercambiables) El conjunto debe poder ser montado con cualquier grupo de piezas de la serie. También se beneficia la reposición de piezas gastadas.

31 Tolerancia y mediciones.
Principios de base, Definiciones y Sistemas ISO de tolerancias. Incertidumbre, Tolerancia y Precisión. Frecuentemente aparecen estos tres términos relacionados y a veces no resulta fácil diferenciarlos, en muchas ocasiones se utilizan indistintamente de forma incorrecta.

32 Tolerancia y mediciones.
Sin embargo, siguiendo los principios y definiciones de la Metrología estos tres conceptos se diferencian claramente. En este artículo corto se definirán cada uno de ellos, se analizaran sus orígenes y se comentaran cuales son sus principales diferencias. Para ello se ha consultado el texto “Fundamentos de Metrología”, de Ángel Mª Sánchez Pérez, Mayo de Monografías del Departamento de Física Aplicada, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad Politécnica de Madrid.

33 Sobre el origen de la incertidumbre de medidas
El término incertidumbre siempre aparece asociado a la medida de magnitudes. Medir una cantidad de magnitud es compararla con otra de su misma clase que se adopta como unidad, siempre se mide comparando la magnitud a medir, mensurando, con otra cantidad de referencia de la misma clase, ya sea haciendo intervenir directamente patrones en el proceso y empleando un instrumento comparador (método de medida diferencial o por comparación), o aplicando exclusivamente un instrumento de medida sobre el mensurando ( método de medida directa).

34 Incertidumbre de las medidas
Cuando se realiza la medición siempre están presentes el mensurando (lo que se quiere medir), el instrumento de medida (lo que mide), el operador (el que mide) y el resto del universo, que de alguna forma física está influyendo en la medida realizada. No podemos considerar que cuando se realiza una medida, el sistema formado por el mensurando-instrumento de medida-operador, está aislado de su entorno, sino que el entorno actúa a través de las magnitudes de influencia, de manera que aquellas medidas que ignoran las influencias significativas carecen de sentido metrológico.

35 Incertidumbre de las medidas
Se considerarán aquellas magnitudes de influencia como significativas cuando se encuentren en el orden de magnitud de la precisión con la que se mide el mensurando.

36 Incertidumbre de las medidas
Para que el resultado de una medición sea representativo, es necesario establecer unas condiciones de referencia que especifiquen los valores de las magnitudes de influencia, determinen que se trabaja con instrumentos adecuados, que el mensurando está suficientemente bien definido y que se utiliza un modo operativo apropiado.

37 Incertidumbre de las medidas
Se dice que las magnitudes de influencia se encuentran bajo control cuando se emplean los medios necesarios para que sus valores se sitúen en un cierto intervalo alrededor del valor de referencia.

38 Incertidumbre de las medidas
A pesar de que las magnitudes de influencia se encuentren bajo control, es inevitable la variabilidad de las mismas que se traducen en una cierta dispersión de las medidas cuando se reiteran sucesivas mediciones del mensurando, siempre que la división de escala del instrumento sea lo suficientemente pequeña, que el instrumento posea la sensibilidad adecuada.

39 Incertidumbre de las medidas
La medida de cualquier magnitud posee naturaleza aleatoria al existir siempre una variabilidad inevitable que confiere dicho carácter a las indicaciones del instrumento cuando se realizan sucesivas mediciones del mensurando, siempre en las mismas condiciones de referencia.

40 Incertidumbre de las medidas
El orden de significación de la variabilidad, para un determinado nivel de control de las magnitudes de influencia, depende esencialmente del grado de definición del mensurando y de la sensibilidad del instrumento de medida empleado.

41 Incertidumbre de las medidas
Puesto que el resultado de medir un mensurando es una variable aleatoria, el mensurando debe caracterizarse en la forma habitual empleada con las variables aleatorias, utilizando un parámetro de centrado y otro de dispersión. Ese parámetro de dispersión como veremos más adelante será la precisión.

42 Incertidumbre de las medidas
De todos los razonamientos anteriores se observa que no es posible obtener valores exactos como resultado de las medidas. La única forma de conseguirlo sería la de introducir exactamente todas las correcciones necesarias en el tiempo y en el espacio, lo cual no es posible debido a la imperfección de los medios y del conocimiento, y por otro lado los medios necesarios para obtener una medida exacta no se justificarían desde el punto de vista práctico de la metrología industrial.

43 Incertidumbre de las medidas
De ahí que se origine un bucle al admitir que toda medida debe ser corregida (al menos con la corrección de calibración del instrumento de medida), lo que obliga a medir nuevas magnitudes que, a su vez, habrán de ser corregidas hasta alcanzar los niveles metrológicos más elevados, no puede agotarse en la práctica y debe cortarse en algún punto, lo que supone dejar sin corregir algo que debiera haberse corregido, es decir, una corrección residual.