Verificacion De Comparador De Reloj

Es un documento en el cual se realiza la comparacion de un comparador de roloj con ayuda de instrumentos del laboratorio de Metrologia
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TÍTULO VERIFICACIÓN, CÁLCULO DE LA INCERTIDUMBRE E IDENTIFICACIÓN DEL ERROR PRESENTE EN UN COMPARADOR DE RELOJ DE VÁSTAGO - MARCA MITUTOYO Nombre del autor: Alex Gaona Supervisor de proyecto: Ing. Cesar Tumipamba Nombre de los miembros del grupo: Esteban Arévalo Miguel Vaca Alex Gaona Andrés Villagrán Diego Quisilema Johnny Chugá Sección numero: 6 (Verificación-Calibración) Fecha: 2015-01-20 ABSTRACT In this document the importance of verification of measuring instruments are appreciated since it is very important to know what the error and uncertainty present the instrument in question because the knowledge of these parameters depends on the success or failure of our projects. INTRODUCCIÓN Teóricamente se puede tener instrumentos de medición que aporten medidas sin presencia de errores o incertidumbres a la hora de realizar una medición, tomando en cuenta que no se comentan errores humanos, Sin embargo al irnos a la práctica nos topamos con una serie de conceptos físicos que envuelven a los materiales de los cuales están fabricadas las partes del instrumento que obviamente nos llevan a crear la necesidad de cuantificar el error que puede cometerse. OBJETIVOS Objetivo General: - Realizar la verificación técnica de un comparador de reloj de vástago. Objetivos Específico: - Aprender a manipular, leer y utilizar correctamente del verificador de comparadores de reloj. - Poner en práctica el conocimiento acerca de la calibración dictado en el aula para realizar el proceso correcto y adecuado para la inspección y verificación de un comparador de reloj. - Verificar el estado físico, mecánico y metrológico del comparador de reloj de vástago. 1 ANÁLISIS TEÓRICO La calibración La calibración determina las características metrológicas del instrumento o del material de referencia y se realiza mediante comparación directa con patrones de medida o materiales de referencia certificados. La calibración da lugar a un Certificado de Calibración y, en la mayoría de los casos, se fija una etiqueta al instrumento calibrado. La verificación La verificación, consiste en revisar, inspeccionar, ensayar, comprobar, supervisar, o realizar cualquier otra función que establezca y documente que los elementos, procesos, servicios o documentos están conformes con los requisitos especificados. Error: Es la diferencia entre un valor medido y el convencionalmente verdadero, del objeto que se está midiendo. valor Incertidumbre: Es la cuantificación de la duda que se tiene sobre el resultado de una medición. Cuando sea posible, se trata de corregir los errores conocidos por ejemplo, aplicando las correcciones indicadas en los certificados de calibración. Pero cualquier error del cual no se conozca su valor, es una fuente de incertidumbre. La fórmula a emplear para el cálculo de la incertidumbre de nuestro instrumento verificador será: Uβ= Exactitud /Raíz cuadrada de 3 APARATOS Y PROCEDIMIENTO Materiales / Equipos. Materiales: - Franela sin pelusa. - Cera para limpiar los equipos (principalmente el husillo). Equipos: - Comparador de reloj de vástago. - Verificador de comparadores de reloj. 2 Comparador de reloj de vástago (Marca: Mitutoyo Apreciación: 0,0001mm Alcance: 0-10mm división: 0,01mm Serie: No.2047-01 Procedencia: Japón) Mínima Un comparador de reloj de vástago actúa en base a un sistema de cremallera y en tren de engranajes que ayudados de resortes amplifican las variaciones de altura del vástago, hasta poder hacer que éstas se puedan cuantificar en una forma más fácil. A continuación se muestra un gráfico sobre el mecanismo del comparador (figura 1.a) y las partes que lo componen (figura 1.b). Figura1.a Figura 1.b Teóricamente podríamos lograr tener medidas muy directas de variación, dependiendo de la apreciación del aparato, solo nos quedaría evitar errores humanos al tomar las medidas. Sin embargo al irnos a la práctica nos topamos con una serie de conceptos físicos que envuelven a los materiales de los cuales están fabricadas las partes del instrumento que obviamente nos llevan a crear la necesidad de cuantificar el error que puede cometerse al utilizar estos instrumentos a través de aparatos más sofisticados y que tienen una apreciación superior al del aparato que está siendo revisado, en este caso el comparador de reloj. Estos conceptos son precisamente aquellos como juego entre dientes de tren de engranaje y cremallera así como también lo que es la histéresis, que no es otra cosa que la capacidad de los resortes de regresar a su posición inicial después de haber sido deformado ya sea 3 por tensión o por compresión; el acto de que este resorte regrese a su posición original depende de la cantidad de deformación se le aplicó a este resorte y esto va de acuerdo con el límite elástico con que este resorte fue construido. Verificador de Comparadores de reloj. (Marca: Mitutoyo Apreciación: 0,0002mm Alcance: 0-5mm división: 0,05mm Serie: NO.78354 Procedencia: Japón) Mínima Este instrumento se emplea para verificar el buen estado metrológico de los comparadores de reloj tanto de vástago como angular. Este equipo consta de un tambor en el cual se encuentra la escala principal que está graduada hasta un alcance de 5mm tanto para abajo como para arriba (ver figura. 2) Para reconocer cuando se debe tomar la medida de abajo o la de arriba se emplean los colores que éste presenta, los cuales son, el rojo para sentido ascendente y el negro para sentido descendente (figura 2). Escala Roja Escala Negra Escala Roja Escala Negra Figura 2. También consta de varias perrillas, las mismas que se utilizan para sujetar el comparador y para fijarlo al verificador de comparadores de reloj. La gráfica de la (figura 3) muestra el conjunto y las partes del verificador de comparadores de reloj. 4 Perilla para ajuste movimiento circular Perilla de movimiento alternativo Perilla moleteada para ajuste del soporte Prisionero de movimiento alternativo Perilla de ajuste para el comparador Perilla de movimiento del tambor Tambor Cilindro principal Husillo de tope móvil Apoyo de mano Bancada Pie Figura 3 Metodología. 1. Realizar una inspección física del estado de los equipos al momento de la recepción, tanto del instrumento a ser inspeccionado (comparador) como del patrón verificador. 2. Hacer una inspección técnica del funcionamiento mecánico de los instrumentos. 3. Limpiar toda la grasa que se encuentra protegiendo el equipo y/u otros óxidos que se estime que puede interrumpir la inspección. 4. Armar el equipo fijándose que el comparador este de forma perpendicular al plano del husillo del verificador de comparadores de reloj (ver figura 4). 5. Comprobar detenidamente (verificar) que el comparador de reloj y el verificador de comparadores de reloj estén correctamente encerados y si no lo están proceder a hacerlo para que al realizar el análisis de medidas no se obtengan conclusiones erróneas. 5 Figura 4 RESULTADOS Y DISCUSIONES Registro de resultados. Inspección: TABLA 1: Marca: Mitutoyo 10mm Procedencia: Japón 2047-01 Partes Punta palpad ora Vástago Soporte vástag o Carátula moleteada de enceramiento Carátula Informe Físico Apreciación: 0,0001mm Alcance: 0- Mínima división: 0,01mm Serie: No. Calificaci Observaciones ón 1 2 3 4 5 X Ligeramente rayada X X X Rayado Rayado Golpeada, rayada, despintada X Número y líneas de división apreciables y 6 contadora de vueltas Tope de la X perilla de vástago Tornillo molete ado de alumini o para el ajuste Luna plástica de protecc ión Tapa posterior X Armadura X Acople x roscado claras No posee X En perfectas condiciones X Transparente y sin rayones Golpeada, pelada y con algunas ralladuras Un poco rayada y golpeada Golpeado, despintado y desgastado TABLA 2: Marca: Mitutoyo 10mm Procedencia: Japón 2047-01 Partes Punta palpad ora Vástago Carátula molete ada de encera miento Aguja de medición Carátula contadora de vueltas Tornillo moleteado de ajuste Informe técnico Apreciación: 0,0001mm Alcance: 0- Mínima división: 0,01mm Serie: No. Calificaci Observaciones ón 1 2 3 4 5 X Sin mayor deformación X Tiene buen desplazamiento x Tiene un movimiento normal ligeramente ajustado óptimo para el funcionamiento X X X Mediciones: 7 TABLA 3: Comparador de reloj de vástago (descenso) Medida Medida # patrón 1 2 3 4 5 6 7 Medida leída en el verificado r P(mm) Medida leída en el compara dor Xi (mm) 1.25 2.50 3.75 5.00(4.50) 6.25 7.50 8.75 1.25 2.5 3.74 4.49 6.25 7.49 8.74 1.25 2.5 3.7544 4.5044 6.25 7.5032 8.7532 Xj (mm) Error Error absoluto absoluto del del verificador comparad or (Xi (Xj-P)mm P)mm 0.00 0.0000 0.00 0.0000 0.01 0.0044 0.01 0.0044 0.00 0.0000 0.01 0.0032 0.01 0.0032 TABLA 4: Comparador de reloj de vástago (ascenso) Medida Medida Medida Medida Error Error # patrón leída en leída en el absoluto absoluto del el verificado del verificador compara r comparad dor or P(mm) Xi (mm) Xj (mm) (Xi (Xj-P)mm P)mm 1 8.75 8.75 8.7500 0.00 0.0000 2 7.50 7.50 7.5000 0.00 0.0000 3 6.25 6.26 6.2450 -0.01 -0.0050 4 5.00 5.00 5.0000 0.00 0.0000 5 3.75 3.76 3.7466 -0.01 -0.0034 6 2.50 2.51 2.4946 -0.01 -0.0054 7 1.25 1.26 1.2438 -0.01 -0.002 Análisis y discusión de Resultados. Gráfica 1: Comparador de reloj de vástago (descenso) Ver datos en tabla 3, pág 7. 8 Podemos observar que los valores de los tres parámetros toman valores muy parecidos es decir su variación es mínima. Grafica 2: Tomando en cuenta el valor de la pendiente(1.25), obtenido en la gráfica el cual representa la exactitud, se puede decir que el instrumento sobrepasa la medida esperada puesto q el valor de la pendiente ideal sería(1), podemos decir que el instrumento puede medir 0.0125(mm) demás de la medida esperada, esto para el descenso del vástago. 9 NOTA: Tómese en cuenta que existe un valor dispersado el cual se lo tuvo que obtener de esa manera puesto q el instrumento de verificación no permitía poder tomar el valor ideal debido a fallas mecánicas del instrumento. Grafica 3: Nótese que al observar esta grafica podemos decir que los errores se comportan de manera muy similar lo que nos quiere decir q los dos primeros valores medidos cuadran perfectamente y que a partir de la tercera medición se empieza a notar el error en el instrumento (comparador de reloj). Comparador de reloj de vástago (ascenso) Ver datos en tabla 4, pág 8. Grafica 4: 10 Podemos observar un comportamiento muy similar en las tres líneas presentes en la gráfica lo q nos quiere decir que la dispersión dada entre los puntos de cada variable es muy reducida, dándonos una idea de que el error del instrumento es muy reducido. Grafica 5: Si observamos la pendiente de esta grafica podemos darnos cuenta de que su valor es muy similar al de la grafica2. Como se explicó en la grafica2, la pendiente representa la exactitud del instrumento y podemos notar que hay un desfase de (1.2482) en la medición del instrumento lo que nos da un error de aproximadamente 0.0125(mm), idéntico al caso anterior lo cual era de esperarse. Pero en este caso como hablamos de ascenso debemos restarle dicho valor al valor de la medida obtenida. Dicho lo anterior podemos decir que la correlación se mantiene en 0.0125(mm), lo cual es lógico y previsible. Grafica 6: 11 De igual manera que en el caso de la gráfica3 los errores son muy similares en cuanto a su comportamiento y analizando la gráfica podemos observar que repetitivamente los dos primeros valores son idénticos y a partir del tercer valor las medidas empiezan a variar lo que nos lleva a pensar que esto puede darse debido a q en el instrumento(comparador de reloj) hay un error muy pequeño tanto que el verificador no lo puede apreciar pero a medida que el valor de la medición va aumentando el error también aumenta y se vuelve ya apreciable para el verificador. Conclusiones - - - La incertidumbre del instrumento verificador es 0.000115 Los valores tomados en el ascenso dieron mejores resultados que los del descenso puesto que la exactitud fue mayor debido a que no influyeron parámetros que afectan la dispersión de los puntos de la gráfica. Los mecanismos de los comparadores (principalmente el resorte y la cremallera) actúan de mejor manera para el ascenso. Se determinó un proceso adecuado para el desarrollo de la verificación metrológica de los dos comparadores de reloj de vástago obteniéndose el informe correspondiente con sus respectivos resultados. La limpieza y el cuidado que se tenga con los equipos facilita mucho la obtención de buenos resultados y reduce considerablemente los errores. El error presente en el comparador de reloj es: (0.0125)mm. Hay que tomar muy en cuenta que si se está midiendo en descenso el valor de error debe sumarse al valor de la medida obtenida y si se está midiendo en ascenso el valor de erro debe restarse. BIBLIOGRAFÍA - Introducción a la Incertidumbre de las Mediciones. Comisión Guatemalteca de Normas –COGUANOR - www.metrologia-ema.com - GONZÁLEZ;” Metrología “. ANEXOS 12 13