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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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:
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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:
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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
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