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Medidores y Calibradores. Acumulacion de tolerancias

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La presente investigación concierne a la metrología avanzada, "la ciencia de las mediciones y sus aplicaciones". Abarca los principios relativos, lo relacionado con medidores - calibradores y acumulación de tolerancias. El campo de la metrología puede ser tratado de diferentes maneras. La primera parte de esta investigación habla acerca de la normatividad de la metrología así como su importancia, su necesidad y para quienes es fundamental; también se enfoca en la función de los calibradores pasa - no pasa, funcionales y como es aplicable la regla del 10% en los mismos, para finalizar, la acumulación de tolerancias, sus ventajas y aplicaciones en el ramo de la ingeniería.

Agregado: 26 de JULIO de 2011 (Por Sergio García) | Palabras: 2344 | Votar | Sin Votos | Sin comentarios | Agregar Comentario
Categoría: Apuntes y Monografías > Ingeniería >
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    Autor: Sergio García (segarcia_89@hotmail.com)

    INSTITUTO TECNOLOGICO DE CHIHUAHUA

    MEDIDORES Y   CALIBRADORES.   ACUMULACION DE TOLERANCIAS.
    METROLOGIA AVANZADA

    ING. PEDRO ZAMBRANO BORJOQUEZ

    INGENIERIA MECANICA
    Sergio García Estupiñón                                               07061176
    Karla Marcela García Morales                                       07061217
    Luis Raúl Zapata Lechuga                                           07061229


    Contenido
    Introducción ......................................................................................................................................  3
    Objetivo ..............................................................................................................................................  3
    NORMAS Y CALIBRADORES. . ...................................................................................................  4
    ¿Es importante tener un marco regulatorio en la metrología? ¿Cómo influye? ...............  4
    ¿Por qué es necesaria la metrología legal? ............................................................................  5
    ¿De qué aspectos debe ocuparse la metrología legal? ........................................................  5
    ¿Tienen alguna función estratégica los calibradores “Pasa / No Pasa y Funcionales? .... 7
    Calibradores funcionales. . ....................................................................................................  7
    Calibradores Fijos “Pasa-No pasa” .......................................................................................  7
    ¿Influye la regla del 10:1 en estos? .........................................................................................  8
    ACUMULACION DE TOLERANCIAS. . .......................................................................................  9
    Aplicaciones de la acumulación de tolerancias en la ingeniería. . ....................................  9
    Ventajas del uso de la acumulación de tolerancias. . .........................................................  10
    Conclusión .....................................................................................................................................  10
    Bibliografía .....................................................................................................................................  11


    Introducción
    La presente investigación concierne a la metrología avanzada, "la ciencia de las mediciones y sus aplicaciones". Abarca los principios relativos, lo relacionado con medidores - calibradores y acumulación de tolerancias. El campo de la metrología puede ser tratado de diferentes maneras. La primera parte de esta investigación habla acerca de la normatividad de la metrología así como su importancia, su necesidad y para quienes es fundamental; también se enfoca en la función de los calibradores pasa - no pasa, funcionales y como es aplicable la regla del 10% en los mismos, para finalizar, la acumulación de tolerancias, sus ventajas y aplicaciones en el ramo de la ingeniería.
    El lenguaje de la metrología tradicional ha evolucionado significativamente en los últimos años, de unas reglas normalizadas a un lenguaje comprensivo de símbolos que puede simular la función de la pieza, por eso es de suma importancia tratar de renovarse o actualizarse con cada evolución que esta tenga para que así se adopte el mismo sistema en cualquier lado y sea muy entendible para que toda persona sea capaz de comprenderlo y aplicarlo.

    Objetivo
    La presente investigación pretende analizar y explicar distintos conceptos propios tales como normatividad, calibradores y acumulación de tolerancias así como la importancia de estos en la vida diaria; utilizando la información recabada de distinta fuentes y estructurando dicha información a través de cuatro preguntas detonantes durante el desarrollo de este ensayo.


    NORMAS Y CALIBRADORES.

    ¿ Es importante tener un marco regulatorio en la metrología? ¿Cómo influye?
    La búsqueda del interés público en todo lo relacionado con los instrumentos de medición y
    el uso de patrones nacionales e internacionales, requiere de una base legal. Las leyes y
    reglamentos puestos en vigor en este campo por parte del Gobierno constituyen el área
    de la metrología legal y el Gobierno actúa directamente cuando está llamado a garantizar
    la corrección de las mediciones en áreas del interés público.
    La metrología legal vincula al usuario y al proveedor para  salvaguardar los intereses de
    ambos.  Es  el  soporte para que  en  derecho  un  juzgador,  que  puede  ser  consultado  por
    cualquiera  de   las  dos  partes  o  a  petición  de  tercero,  establezca  la  cantidad  real   de
    mercadería  o  servicio  en  cuestión,  determine  las  condiciones  de  los  instrumentos  de
    medición empleados o tome las providencias necesarias para impedir cualquier práctica
    desleal o imponer el castigo legal a los infractores.
    Una  metrología  legal  bien  aplicada  promueve  beneficios  económicos  y  sociales   tales
    como:
    -En la elaboración de productos los conceptos de mayor importancia que intervienen, son
    la normalización y el control de calidad los cuales tiene como base a la metrología para
    poder llegar a su objetivo, es decir tener productos de calidad que brinden al  usuario la
    seguridad y el servicio para el cual fueron diseñados. El rápido progreso de la ciencia y la
    tecnología,  no  solamente  ha  aumentado  la  sofisticación      de  las  normas,  sino  que  se
    requiere que estas sean cumplidas como se especifican.
    -  Ayuda a evitar prácticas y competencia desleales, fortaleciendo el principio de
    competitividad y fomentando la ética en todo tipo de transacciones,

    1. Evita tensiones sociales al ayudar a que toda persona obtenga protección efectiva de sus intereses y derechos en las relaciones de los particulares entre sí y de éstos con el Gobierno,
    2. Insta al empresario a cumplir con disposiciones de fabricación o de servicios, etc.

    La mayor parte de los gobiernos ha comprendido que una de sus responsabilidades es la de desarrollar y mantener los elementos básicos de un sistema nacional de mediciones y velar por su adecuada aplicación.
    No existe un patrón único para un sistema nacional de metrología y la política en este sentido debe ser enfocada a la luz de los objetivos de cada país y no adoptando formas tradicionales   sin   el   estudio   necesario.   Cada   país   debe   decidir   cuál   es   su   enfoque



    prioritario, por ejemplo si es la protección del consumidor o el comercio justo o la protección del medio ambiente.
    Ahora bien, la complejidad de la metrología es cada vez mayor de forma que la única opción a gastos cada vez mayores es una seria y severa evaluación de las prioridades tradicionales. (www.science.oas.org)

    ¿Por qué es necesaria la metrología legal?
    Hoy  en  día  al  menos  tenemos  la  enorme  ventaja  de  no  tener  que  preocuparnos  por diferencias,  fluctuaciones  o  razones  de  intercambio  en  los  valores  de  las  mediciones físicas como aún nos vemos forzados a hacerlo en el caso de las monedas. El mismo rigor debe aplicarse en los criterios para aspectos de:

    1. Seguridad (por ejemplo en el tránsito y en las medidas preventivas de desastres tales como incendios).
    2. Dosificaciones y análisis médicos (los errores de medición en diagnóstico y en terapia pueden llegar a causar la muerte y, para bien o para mal, cada vez dependemos más de mediciones en aspectos de salud).
    3. Protección del medio ambiente (por ejemplo para mantener los residuos de plaguicidas y de metales pesados dentro de límites establecidos). (www.science.oas.org)

    ¿De qué aspectos debe ocuparse la metrología legal?
    Toda persona que enfrente un problema de medición debería poder saber qué medir, cómo medirlo, y cómo evaluar y reportar los resultados.
    Existen tres enfoques diferentes: el poder público, los sectores profesionales y la opinión pública.   Al    crear   un   sistema   de   metrología   legal    y   sus   autoridades,   es   necesario determinar la asignación de responsabilidades y de poderes entre estos tres sectores. Establecer   las   necesidades   futuras   en   el   campo    de   la   metrología   legal,   demanda determinar los servicios que serán requeridos.



    Una lista puede incluir:

    1. Industria de manufactura.
    2. Comercio.
    3. Navegación.
    4. Protección ambiental.
    5. Ciencia.
    6. Comunicaciones y transporte.
    7. Generación y distribución de energía.
    8. Salud y Seguridad.
    9. Servicios Militares.
    10. Puesta en vigor de reglamentos gubernativos.

    Los temas de principal interés para la entidad rectora del sistema de metrología legal se centran en:
    - Protección de los individuos frente a mediciones incorrectas, significativas desde el
    punto de vista de su salud y seguridad o desde el punto de vista de su situación
    económica, por medio de acciones ya sea directas o de supervisión,

    1. Aseguramiento de condiciones de igualdad competitiva gracias a mediciones correctas,
    2. Armonización de aspectos metrológicos a nivel nacional, regional e internacional,
    3. Mejoramiento de la capacidad metrológica de pequeñas y medianas empresas,
    1. Trazabilidad de las unidades de medida empleadas hacia patrones nacionales e internacionales,
    2. Diseminación del conocimiento acerca de las unidades de medida a la industria, el comercio y la población,
    3. Disponibilidad de personal especializado competente en todo lo relacionado con la metrología legal,
    4. Ajuste de los gastos involucrados en las mediciones y su supervisión dentro de los requerimientos establecidos,
    5. Uso y fomento de procedimientos uniformes y equivalentes para las pruebas y la supervisión de mediciones,
    6. Cooperación a nivel regional e internacional.

    Los diferentes aspectos de mantenimiento de patrones, sistemas de trazabilidad, capacitación de personal, y metrología legal deben desarrollarse dentro de un sistema que  garantice  la  coherencia  necesaria  entre  las  diversas  actividades  metrológicas  del país. (www.science.oas.org)
    ¿Tienen alguna función estratégica los calibradores Pasa / No Pasa y Funcionales?
    Calibradores funcionales.
    Calibrador que representa una pieza coincidente del "peor de los casos" que proporciona
    una evaluación simple de pasa / falla de la pieza inspeccionada. Los calibradores funcionales suelen poder inspeccionar rápidamente varias características a la vez. (Zeleney Vazquez & Gonzalez Gonzalez)
    Calibradores Fijos Pasa-No pasa
    En lo que respecta al diámetro del mayor cilindro perfecto imaginario "el cual puede inscribirse dentro del agujero de modo que contacte justamente los puntos altos de la superficie-, no deberá ser un diámetro menor que el límite de tamaño `` pasa ´´; adicionalmente el máximo diámetro en cualquier posición dentro del agujero no debe exceder el límite de tamaño `` no pasa ´´.


    Figura 1: Calibradores pasa " no pasa para eje " agujero

    El comentario anterior se refiere a la inspección dimensional de piezas por medio de calibradores fijos, uno de los cuales mide la dimensional pasa y otra la de no pasa, y pueden ser por ejemplo, pernos patrón cilíndricos o calibres exteriores sólidos lisos.




    Tabla  1:  Especificaciones  de  tamaños  para  calibradores  pasa   "  no  pasa  para  ejes  y agujeros
    La forma de un calibre de tamaño fijo es el complemento o replica inversa de la parte cuyas dimensiones están siendo medidas. Tales calibres complementan las dimensiones de la parte, ya sea en su condición especificada (exactamente el punto medio de la especificación) o en sus condiciones limitantes (máximo material o mínimo material). Los últimos se denominan calibres límite. Los calibres limite son de dos clases: (1) calibres en condición de material máximo (MMC) conocidos como calibres `` pasa ´´, los cuales controlan el mínimo juego permisible o máxima interferencia en el ajuste de partes ensamblantes y, por lo tanto, controlan la intercambiabilidad, y (2) calibres en condición de material mínimo (LMC) conocidos como calibres `` no pasa ´´(o en el caso de calibres para partes roscadas calibres alto o bajo), los cuales controlan el máximo juego o mínima interferencia entre partes ensamblantes, así los calibres limite controlan el juego o interferencia de partes ensamblantes. (Zeleney Vazquez & Gonzalez Gonzalez)
    ¿Influye la regla del 10:1 en estos?
    Esta regla es muy utilizada ya que regula las tolerancias que deben tener los calibradores en torno a las tolerancias que poseen las piezas que se van a medir con dichos calibradores. La regla dice lo siguiente:



    “Un instrumento o calibrador debe de ser 10 veces más exacto que las tolerancias dimensionales de la pieza que se mide. El factor de 4 se llama regla normal de mil (milésimos de pulgada), en el sistema ingles.”
    Las tolerancias de los accesorios varían, pero normalmente se fabrican accesorios para tolerancias específicas. En general, las tolerancias de los accesorios son a menudo sólo el 10% de la parte. Esta es sólo una regla general: los accesorios de dibujo tienen que ser examinados para determinar las dimensiones y tolerancias específicas. (Google Books)
    Se debe tener en cuenta, al momento de seleccionar la clase adecuada para un determinado trabajo, la relación de 10 a 1 que se recomienda exista entre la tolerancia de la pieza por inspeccionar y la tolerancia de fabricación del calibre. (Gozalez Gonzalez & Zeleny Vazquez, 1998)

    ACUMULACION DE TOLERANCIAS.
    La acumulación de tolerancias también es conocida como stack up ó pila de tolerancias la cual es una herramienta que se utiliza para la toma de decisiones en el ámbito de calidad. Mediante la realización de una acumulación de tolerancias, se obtiene información que ayuda a responder a una o más preguntas sobre el diseño de algún ensamble. (Fisher)
    Aplicaciones de la acumulación de tolerancias en la ingeniería.

    1. Ayuda a los ingenieros y diseñadores a estudiar la relación entre dimensiones y ensambles.
    2. Brinda a los diseñadores una herramienta para el cálculo de tolerancias.
    3. Los ingenieros pueden comparar propuestas de diseño.
    4. Soporte a diseñadores para crear dibujos completos. (Con características funcionales).

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    Ventajas del uso de la acumulación de tolerancias.

    1. Mayor control en las temperaturas operacionales en elementos y ensambles.
    2. Menor desgaste.
    3. Menor fatiga por flexiones en elementos una vez ensamblados.
    4. Menor probabilidad de rechazo en la producción de partes.
    5. Optimizar las tolerancias de las piezas y conjuntos en un nuevo diseño.
    6. Realizar una balanza de precisión, costo y de capacidad de proceso de fabricación.
    7. Determinar la parte de las tolerancias requeridas para satisfacer una condición de montaje final.
    8. Determinar si las partes trabajarán en el peor de los casos con su condición mínima ó con la máxima variación estadística.
    9. Determinar si el rendimiento de las tolerancias de una parte son aceptables dentro de la variación entre los componentes montados.
    10. Determinar el efecto que tendría el cambiar un valor de tolerancia en el ensamblaje y qué función tendrá.
    11. Explorar las alternativas de diseño utilizando diferentes partes o modificadas. (Fischer)

    Es muy importante entender que en la acumulación de tolerancias se tiene que incluir:

    1. La geometría de las piezas y conjuntos que contribuyan a la distancia calculada en la pila de la tolerancia.
    2. El dimensionamiento y tolerancias en los dibujos de las piezas y conjuntos en la pila de la tolerancia.
    3. El proceso de montaje y orden, en que se ensamblan las piezas.

    (Fischer)
    Conclusión
    A    lo   largo   del    tiempo,   la   metrología,   ha   cobrado   cierta   importancia   mediante   la
    implementación de las normas en cuanto a marcos regulatorios, ha mejorado en gran medida la estandarización de todos los elementos que referencian  un plano.
    Los calibradores, han contribuido en gran manera a facilitar las mediciones dimensionales de piezas fabricadas, tomando en cuenta las tolerancias permitidas y la acumulación de las mismas, basándose en las normas existentes propias de cada país.



    Bibliografía
    Fisher, B. R. (s.f.). Google.Books. Recuperado el 24 de Julio de 2011, de
    http://books.google.com.mx/books?id=4ZlcaPdzp8C&printsec=frontcover&dq=stackup#PP
    P1,M1
    Galicia Sanchez, R. H., & Garcia Lira, N. (1992). Metrologia Geometrica Dimensional. Mexico, D.F.: AGT Editor, S.A.
    Gozalez Gonzalez, C., & Zeleny Vazquez, R. (1998). Metrologia. Mexico, D.F.: McGraw-Hill.
    http://www.science.oas.org/SIM/publications/LegalMet/Intro_01.pdf. (s.f.).
    Google Books. (s.f.). Google.Books. Recuperado el 24 de Julio de 2011, de
    http://books.google.com.mx/books?id=PZUElXvkwS4C&dq=regla+de+10+en+metrologia&
    hl=es&source=gbs_navlinks_s
    www.science.oas.org. (s.f.). www.science.oas.or. Recuperado el 24 de Julio de 2011, de http://www.science.oas.org/SIM/publications/LegalMet/Intro_01.pdf)
    Zeleney Vazquez, R., & Gonzalez Gonzalez, C. Metrologia Dimensional. Mexico, D.F.: McGraw- Hill.


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