Trabajo de Metrologia

1. Ing. Pedro Zambrano BojorquezVerano 2011Normatividad, Calibradores y Acumulación de ToleranciasMetrología AvanzadaPaulina Portillo Lara08060614Enrique Luis Lara Lugo07060038Manuel Alejandro Hernández Pacheco 07061305<br />Contenido TOC quot;
1-3quot;
Objetivo PAGEREF _Toc299399354 2Introducción PAGEREF _Toc299399355 2Normalización PAGEREF _Toc299399356 2CALIBRADORES FIJOS (PASA/NO PASA) PAGEREF _Toc299399357 2CALIBRADORES FUNCIONALES (functional gage) PAGEREF _Toc299399358 2RELACIÓN 10:1 PAGEREF _Toc299399359 2Acumulación de Tolerancias PAGEREF _Toc299399360 2Aplicaciones y ejemplos de acumulación de tolerancias PAGEREF _Toc299399361 2Acumulación de tolerancias en O-Rings PAGEREF _Toc299399362 2Conclusiones PAGEREF _Toc299399363 2Rol de cada integrante del equipo. PAGEREF _Toc299399364 2Bibliografía PAGEREF _Toc299399365 2<br />Objetivo<br />En este pequeño trabajo abarcaremos sobre algunos aspectos muy importantes en el estudio de la Metrología, como los temas de Calibradores, Normalización, Acumulación de Tolerancias, etc. Con este trabajo lograremos comprender dichos temas para cualquier aplicación que usemos en el campo de ingeniería, dichas técnicas y conocimientos son muy útiles y si las aplicamos correctamente.<br />Introducción<br />El trabajo de la metrología es describir de forma ordenada esta experiencia, un trabajo que la curiosidad del hombre a conducido por muchos siglos y que presumiblemente nunca terminara, por fortuna. El metrólogo ha seleccionado como campo de estudio una porción especial de la gran variedad de experiencias humanas; de la totalidad ha abstraído ciertas aspectos que le parecen susceptibles de describir con exactitud. <br />La Metrología es una ciencia tan antigua como el hombre mismo, desde la más remota antigüedad el hombre ha tenido la necesidad de medir para poder valorar sus bienes y poder desarrollar un intercambio de los mismos en condiciones de equidad.<br /> CITATION Gon98 2058 (Gonzalez Gonzalez & Zeleny Vázquez, 1998)<br />Normalización<br />La normalización favorece el progreso técnico, el desarrollo económico y la mejora de la calidad de vida. <br />De acuerdo con la ISO la normalización es la actividad que tiene por objetivo establecer, ante problemas reales o potenciales, disposiciones destinadas a usos comunes y repetidos, con el fin de obtener un nivel de ordenamiento óptimo en un contexto dado, que puede ser tecnológico, político o económico. <br />Se hace referencia entonces, a una actividad que se plasma en un hecho practico, que luego hay que concretar en un documento que se pone a disposición del público.<br />La normalización implica la participación de personas que representan a distintas organización de los 3 sectores involucrados: productores, consumidores e intereses generales. Estos representantes aportan su experiencia y sus conocimientos para establecer soluciones a problemas reales o potenciales.<br /> CITATION Fac09 2058 (Facultad, 2009)<br />Los aspectos legales son un desafío. Cada país tiene características propias dentro de sus propios sistemas legales. Hay muchos aspectos legislativos a imitar, pero el modelo legal debe ser escogido cuidadosamente. Desde una perspectiva internacional, es importante que la regulación esté de acuerdo con las obligaciones de la WTO (World Trade Organization) y no sean vistas como barreras potenciales al comercio. Es deseable tener una cobertura legal que establezca los principios de trazabilidad al SI (o prácticas internacionalmente aceptadas). La responsabilidad por ofrecer trazabilidad debe ser del INM (Instituto Nacional de Metrología). Al parecer la RNM (Red Nacional de Metrología) está empoderada por decreto para ello. Cuando sean requeridas para regulación sería de esperar que ellas fueran trazables hacia el Sistema Nacional de Metrología o en su defecto hacia fuentes internacionalmente aceptada). Un INM (Instituto Nacional de Metrología) debe tomar un rol de liderazgo en la industria, apoyando y soportando la introducción de nuevas tecnologías. Los Institutos de Investigación deben trabajar estrechamente con el INM. El capital humano entrenado es a lo menos tan importante como los usuarios que proveen servicios de calibración. Estudios en el Reino Unido han enfatizado la importancia de su rol de liderazgo para maximizar los beneficios a la economía. El modelo público privado presenta algunos riesgos evidentes. El lado positivo es que un amplio rango de organizaciones ofrece una amplia red de contactos relacionados con usuarios. <br />CALIBRADORES FIJOS (PASA/NO PASA)<br />Con el objeto de garantizar tanto como sea posible que los requerimientos funcionales del sistema de límites y ajustes se logren, los imites de tamaño deberán interpretarse en la siguiente forma dentro de la longitud prescrita.<br />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”.<br />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.<br />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 íntercambiabilidad, 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.<br />Se han establecido cuatro clases de tolerancias para la fabricación de los calibres cilíndricos de dimensión fija que comprenden pernos, anillos y discos patrón, cuyos valores, que están en función del tamaño, se dan en la siguiente tabla.<br />Pueden considerarse respecto a su uso los siguientes:<br />Clase XX referencia<br />Clase X calibración<br />Clase Y inspección<br />Clase Z taller<br />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.<br />Cada vez que se usa un calibre, las superficies utilizadas para medición están sujetas a desgaste, por lo tanto, una tolerancia de desgaste deberá ser prevista para compensar este desgaste. Esto se hace generalmente quitando un poco de la tolerancia de la parte por inspeccionar y transfiriéndola en forma de metal al calibre. Por lo anterior, y a menos que otra cosa sea especificada por el usuario, las tolerancias de fabricación a pernos patrón se le aplica como sigue: más en los calibres “pasa” de taller y en lo “no pasa” de inspección, y menos en los calibres “no pasa” de taller y en los “pasa” de inspección.<br />CALIBRADORES FUNCIONALES (functional gage)<br />Calibrador que representa una pieza coincidente del quot;
peor de los casosquot;
que proporciona una evaluación simple de pasa / falla de la pieza inspeccionada. Los calibradores funcionales suelen poder inspeccionar rápidamente varias características a la vez.<br />RELACIÓN 10:1<br />La incertidumbre de una medición depende de la precisión del dispositivo utilizado y de la habilidad de la persona que la realizó. Las limitaciones humanas intervienen casi siempre que se hace una medición. Además, no es posible evitar la incertidumbre ocasionada por la limitada precisión de los instrumentos de medición.<br />La incertidumbre de una medición se puede ilustrar con las dos reglas de 1 metro que muestra la figura A. las mediciones corresponden a la longitud de una mesa. Suponiendo que el extremo de la regla, donde está el cero, haya sido colocado cuidadosa y precisamente en el borde izquierdo de la mesa.<br />La escala de la regla que aparece en la parte superior de la figura está graduada en centímetros. Usando esta escala puedes decir con certidumbre que la longitud debe estar entre 82 y 83 centímetros. Más aún, puedes añadir que se encuentra más cerca de la marca de 82 que de la de 83 centímetros, y puedes estimar que la longitud es de 82.2 centímetros. La escala de la regla inferior muestra más subdivisiones y tiene mayor precisión porque está graduada en milímetros. Con esta regla puedes decir que la longitud está definitivamente entre 82.2 y 82.3 centímetros, y puedes estimar la longitud en 82.25 centímetros.<br />Observa que ambas lecturas contienen algunos dígitos que conocemos con exactitud y un dígito más (el último) que ha sido estimado. Observa también que la incertidumbre en la lectura de la regla inferior es menor que en la de la regla superior. La regla inferior nos permite hacer lecturas hasta centésimos, y la superior, hasta décimos. La regla inferior es más precisa que la superior.<br />Ninguna medición es exacta. Su precisión contiene dos clases de información: (1) la magnitud de la medición y (2) la precisión de la misma. La ubicación del punto decimal y el valor del número expresan la magnitud. La precisión se indica con el número de cifras significativas.<br />Considerando las incertidumbres de medición en lugar de la exactitud podemos evaluar el factor de riesgo en la trazabilidad con la llamada relación de incertidumbres (TUR, Traceability Uncertainty Ratio) el cual es un concepto más adecuado para la evaluación del riesgo de trazabilidad en laboratorios de metrología, el cual implica una relación mínima de diez a uno (10:1), lo cual implica un factor de riesgo del 10%.<br /> CITATION Car98 2058 (Carlos González González, 1998)<br />Acumulación de Tolerancias<br />Los ingenieros de producción prefieren tolerancias amplias para fabricar las piezas más fácilmente y que sean más baratas de producir. Con estos requerimientos contrapuestos, muchas veces los limites de especificación se definen demasiado estrechos en parámetros tanto críticos como no críticos. Esto resulta en el uso de materiales de más calidad, de mayor costo y muchos rechazos innecesarios y reprocesos en producción. También tenemos muchos ejemplos en los que las tolerancias de uno o más parámetros de diseño críticos se han menos preciado y se han diseñado demasiado amplias, cuando el uso de piezas o materiales de más calidad o componentes de límites de especiación más estrechos habrían evitado elevados costos de garantías, retiradas de productos en el mercado e insatisfacción del cliente en general.<br />En los rápidos desarrollos que tienen lugar en el área de diseño de tolerancias hay un cambio de tendencia de diseñar productos con tolerancias conservadoras basadas en normas, modelos en una dimensión y el criterio de los ingenieros de diseño, a prácticas de diseño de tolerancias modernas, basadas en modelos de simulación 3D, herramientas de análisis sofisticadas y programas que mejoran el rendimiento de los Criterios de Calidad.<br />Todo el diseño de tolerancias se basa en modelos analíticos para predecir la acumulación de tolerancias en un montaje mecánico. Existen diversos modelos analíticos disponibles, que van desde el modelo tradicional del caso más desfavorable, pasando por el modelo estadístico al modelo de muestras, basado también en conceptos estadísticos.<br /> CITATION Fra03 2058 (Fraile, Vilar Barrio, & Tejero Monzón, 2003) <br />Aplicaciones y ejemplos de acumulación de tolerancias<br />Acumulación de tolerancias en O-Rings<br />La acumulación de tolerancias en pequeños o-rings es de especial importancia debido a que los límites de tolerancia de este tipo de piezas representan un gran porcentaje de la medida nominal ya que estas piezas son de gran precisión para asegurar su correcto funcionamiento.<br />El gráfico anterior muestra una situación en la que la tolerancia del o-ring c/s (cross section) es de ±0,003 quot;
, la tolerancia en el diámetro de la ranura es de ±0,002quot;
, y la tolerancia de la máxima holgura es de ± 0,001”.<br />En este ejemplo las dimensiones del metal pueden variar hasta una cantidad de 0.006”, mientras que el O-ring puede variar hasta 0.006”. Por lo tanto, el total de la acumulación de tolerancias es de 0.012quot;
.<br />Si la medida nominal del o-ring 0.030 quot;
, es fácil ver que la acumulación de tolerancias es casi la mitad del tamaño teórico del o-ring. Esto puede causar demasiada o muy poca compresión que puede causar que él o-ring falle.<br /> CITATION App10 2058 (Apple, 2010)<br />Conclusiones<br />Los temas que se consideraron en este trabajo son importantes para cualquier fabricación, diseño y operación.La acumulación de tolerancias es crucial para todo proceso de fabricación ya que proporciona información sobre el diseño, haciéndolo eficaz y más sencillo con un software, tomando en cuenta las normas requeridas que se deben emplear en el diseño, así bien, aplicándose en cualquier campo de ingeniería donde se pretende ensamblar, ajustar y acoplar alguna pieza en un proceso.<br />Los calibradores pasa no pasa nos dan una perspectiva de la medida de una pieza si es muy pequeña o muy grande su margen dado como medida estándar.Todo esto se debe tomar en cuenta para una buena fabricación o si se quiere manufacturar alguna pieza y dejar a una medida estándar.<br />Rol de cada integrante del equipo.<br />Paulina Portillo Lara<br />Investigación en artículos, páginas web y libros para el cuerpo del trabajo, elaboración del objetivo y conclusión general.<br />Enrique Luis Lara Lugo<br />Búsqueda de información en libros, elaboración del objetivo y conclusión general.<br />Manuel Alejandro Hernández Pacheco<br />Recopilación y Acomodo de la información encontrada, elaboración de introducción.<br />Bibliografía BIBLIOGRAPHY A. R. (2010). Applerubber. Retrieved Julio 25, 2011, from http://www.applerubber.com/library/techstackup.cfmCarlos González González, R. Z. (1998). Metrología. DF, Mexico: McGraw-Hill.F. d. (2009). Retrieved Julio 25, 2011, from Facultad de Ciencias Exactas, Ingenieria y Agrimensura: http://www.fceia.unr.edu.ar/materialescivil/Publicaciones/Normas.pdfFraile, F. G., Vilar Barrio, J. F., & Tejero Monzón, M. (2003). Seis Sigma. España: Gramadosa.Gonzalez Gonzalez, C., & Zeleny Vázquez, R. (1998). Metrología. Mexico: McGraw-Hill.<br />