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Trabajo de proyecto...

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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

METROLOGÍA TEORÍA NRC: 1496 LABORATORIO NRC:1838

TEMA DE PROYECTO: VERIFICACIÓN Y CONTROL DE GALGAS DE ESPESORES

NOMBRE: JOAN ANDRÉS GANCHALA SALAZAR DOCENTE: ING. EMILIO TUMIPAMBA FECHA DE ENTREGA 17 DE AGOSTO DEL 2017

Contenido RESUMEN...........................................................................................................................................1 ABSTRACT.........................................................................................................................................1 INTRODUCCIÓN...............................................................................................................................2 1.

TEMA...........................................................................................................................................3

2.

OBJETIVO..................................................................................................................................3

3.

MARCO TEÓRICO....................................................................................................................3 3.1.

Galgas de espesores..............................................................................................................3

3.2.

Tabla de números aleatorios................................................................................................6

4.

EQUIPOS INSTRUMENTOS Y MATERIALES......................................................................8 4.1.

5.

Micrómetro...........................................................................................................................8

PROCEDIMIENTO..................................................................................................................11 5.1.

Condiciones de ensayo.......................................................................................................11

5.2.

Selección de tres marcas diferentes de galgas de espesores.............................................13

5.3.

Preparación de la muestra................................................................................................14

5.4.

Puntos de medida...............................................................................................................15

5.5.

Galgas en orden..................................................................................................................16

5.6.

Selección de galgas.............................................................................................................18

5.7.

Toma de medidas...............................................................................................................19

6.

TABLA DE RESULTADOS......................................................................................................19 6.1.

Verificación de desviaciones..............................................................................................21

7.

CONCLUSIONES.....................................................................................................................22

8.

RECOMENDACIONES...........................................................................................................22

9.

BIBLIOGRAFÍA.......................................................................................................................23

10.

ANEXOS................................................................................................................................23

Ilustración 1 Galgas de espesor.............................................................................................................3 Ilustración 2 Partes del micrómetro.......................................................................................................9 Ilustración 3 Micrómetro universal........................................................................................................9 Ilustración 4 Micrómetro de exteriores................................................................................................10 Ilustración 5 Micrómetro de interiores.................................................................................................10 Ilustración 6 Micrómetro de profundidad............................................................................................11 Ilustración 7 Micrómetros especiales...................................................................................................11 Ilustración 8 condiciones del ensayo...................................................................................................12 Ilustración 9 Galgas de espesores GEARWRENCH............................................................................13 Ilustración 10 Galgas de espesores FEELER GAUGE........................................................................13 Ilustración 11 Galgas de espesores TACTIX.......................................................................................14 Ilustración 12 Preparación de la muestra.............................................................................................14

Ilustración 13 Galga de espesor GEARWRENCH...............................................................................15 Ilustración 14 Galga de espesor TACTIX............................................................................................15 Ilustración 15 Galga de espesor FEELER GAUGE.............................................................................16 Ilustración 16 Galgas numeradas GEARWRENCH............................................................................16 Ilustración 17 Galgas numeradas FEELER GAUGE...........................................................................17 Ilustración 18 Galgas numeradas TACTIX..........................................................................................17 Ilustración 19 Medición con micrómetro.............................................................................................18 Ilustración 20 Tabla de números aleatorios..........................................................................................19

RESUMEN En el presente informe se exhibe la verificación y control de calidad de tres marcas diferentes de galgas de espesores bajo la Norma Venezolana COVENIN 2649-89, esta práctica se realizó en el laboratorio de Metrología de la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Se presentan diferentes tablas y análisis teóricos que ayudan a comprender de mejor manera el proceso realizado para la verificación del cumplimiento de las galgas de espesores con la Norma. Mediante la experimentación y posteriormente el cálculo se puede lograr analizar varios aspectos estadísticos como: errores, desviaciones y de esta forma contrastar entre los distintos tipos de marcas y comparar con las desviaciones permitidas en la Norma. ABSTRACT The present report shows the verification and quality control of three different brands of thickness gauges under the Venezuelan Standard COVENIN 2649-89, this practice was carried out in the laboratory of Metrology of the University of the Armed Forces ESPE. Different tables and theoretical analyzes are presented that help to better understand the process performed for the verification of the compliance of the thickness gauges with the Standard. By means of experimentation and subsequent calculation it is possible to analyze several statistical aspects such as: errors, deviations and in this way to contrast between the different types of marks and compare with the permitted deviations in the Standard.

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INTRODUCCIÓN Las galgas de espesores consisten en láminas delgadas que tiene marcado su espesor y que son utilizadas para medir pequeñas aberturas o ranuras. El método de medición consiste en introducir una galga de espesores dentro de la abertura, si entra fácilmente, se prueba con la mayor siguiente disponible, si no entra vuelve a utilizarse la anterior. Debe tenerse cuidado de no forzar las galgas ni introducirlas en ranuras que tengan rebabas o superficies ásperas porque esto las dañaría. De acuerdo con lo establecido estadísticamente se seleccionan 6 muestras aleatoriamente de una población de cualquier número de elementos y se procede a verificar que las desviaciones obtenidas con los valores calculados no sobrepasen lo que se estipula en la Norma. Todos los procesos de verificación se deben regir por la norma Venezolana COVENIN 264989 y para ello es necesario contar con todos los equipos, herramientas y materiales que se necesita.

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1. TEMA Verificación de tres marcas diferentes de galgas de espesores. 2. OBJETIVO Verificar los espesores de tres marcas de galgas diferentes siguiendo el proceso especificado por la Norma COVENIN 2649-89, utilizando varios aparatos del laboratorio de metrología de la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. 3. MARCO TEÓRICO 3.1. Galgas de espesores 3.1.1. Descripción de las galgas de espesores Las galgas de espesores son elementos que se utilizan en el mecanizado de piezas para verificar las cotas con tolerancia estrecha en un proceso de piezas en serie. Por esta razón es considerado un instrumento de medida indirecta.

Ilustración 1 Galgas de espesor

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Este tipo de galgas están formadas por un mango de sujeción y dos elementos de medida, donde una medida corresponde al valor máximo de la cota a medir, y se llama “NO PASA”, y la otra medida corresponde al valor mínimo de la cota a medir, y se llama “PASA”. Suelen estar hechas de acero templado y rectificado, o de carburos, y tienen una gran precisión de ejecución. Incluso se han llegado a hacer galgas cerámicas de circonio. Las dimensiones, dureza y título de las galgas están estandarizados en la norma DIN 2275 y otras normas derivadas de ésta. Las galgas que son calibres fijos no siempre indican su medición, y se pueden convertir en simples réplicas de la pieza modelo. Esto abarata su coste, pero algunas solo sirven para establecer un patrón con el que se compara la pieza para establecer su validez. 3.1.2. Tipos de galgas de espesores Las galgas pueden ser individuales por torsión, es decir, que hacen un movimiento de deslizamiento y giro, o juegos que agrupan varias galgas, que pueden llegar a tener hasta cien placas lisas de diversas formas (rectangulares o redondeadas) y tamaños. Las galgas, para su correcto funcionamiento, deben cumplir con los siguientes requisitos:  Exactitud dimensional y geométrica (longitud, paralelismo y planitud).  Capacidad de adherencia con otros bloques patrón.  Estabilidad dimensional a través del tiempo.  Resistencia al desgaste y corrosión. 3.1.3. Uso de las galgas de espesores Su uso en la industria mecánica es muy variado, pues se utilizan desde los trabajos de laboratorio de la más alta precisión hasta para hacer mediciones directas en los trabajos de taller. Por eso no se construye una única calidad de calas, sino que hay establecidos 5 grados 4

de precisión, que podemos reconocer por los nombres 0, I, II, III y IV (o también AA, A, B, C y W) y que van de mayor a menor precisión. Te los describimos:  Precisión 0 (AA): Son galgas de la más alta precisión, propias para trabajos científicos y patrones de instrumentos de verificación y determinación de la curva de errores de un micrómetro milesimal.  Precisión I (A): Se utilizan en el control e inspección de los instrumentos de medida propios del taller (micrómetros ordinarios, calibres, etc).  Precisión II (B): Se usan para hacer mediciones directas en los trabajos de precisión propios de la construcción de herramientas y utillaje, como calibres de tolerancia. Para ello tienen un soporte para la sujeción de las galgas y unos palpadores especiales para medir agujeros.  Precisión III (C): Estas galgas de espesor son utilizadas como galgas de taller para efectuar mediciones directas. También se utilizan para realizar trabajos de trazado de precisión, para lo cual se suministra el juego de galgas, con puntas de trazar adecuadas para montar sobre un soporte y de una base.  Precisión IV (W): Solo se utilizan como galgas o topes de taller, en forma de apoyo o control de desplazamiento de carros en las máquinas herramientas. 3.1.4. Mantenimiento de las galgas de espesores Las galgas son instrumentos de precisión muy caros, por eso tienen que ser manejadas con mucho cuidado. Te damos algunos consejos para que las mantengas en perfecto estado: 

No exponer las galgas al polvo, sobre todo si es abrasivo.



No exponerlas al sol.



Apoyar las galgas sobre superficies blandas y no por las caras pulidas de medida. 5



Evitar que se caigan al suelo.



No dejar durante mucho tiempo las galgas adheridas unas a otras.

3.2. Tabla de números aleatorios Las tablas de números aleatorios se han utilizado en estadística para la selección de muestras aleatorias. Estas tablas resultan mucho más eficaces que la selección manual de muestras al azar (con dados, cartas, etc.) Hoy en día, las tablas de números aleatorios han sido sustituidos por los generadores de números aleatorios. Las tablas de números aleatorios tienen las propiedades deseadas de aleatoriedad, sin importar el método de elección de la muestra: por fila, columna, diagonal o irregularmente. La primera tabla fue publicada por un estudiante de Karl Pearson en 1927, y desde entonces diversas tablas han sido desarrolladas. Las primeras tablas fueron generadas a través de una variedad de métodos; Leonard Henry Caleb Tippett tomó sus números al azar del registro de censo, Ronald Fisher y Frank Yates hicieron lo propio con las tablas de logaritmos y en 1939 Maurice Kendall y B. Babington Smith publicaron una tabla con 100.000 cifras, producida por una máquina especializada y un operador humano. A mediados de la década de 1940, la RAND Corporation se dedicó a desarrollar una amplia tabla de números aleatorios para su uso con el método de Montecarlo, y mediante un hardware generador de números aleatorios publicaron A Million Random Digits with 100,000 Normal Deviates. La tabla RAND utiliza simulación electrónica de un ruleta conectada a un ordenador. Los resultados fueron cuidadosamente filtrados y probados antes de ser utilizados para generar la tabla. La tabla RAND fue un avance importante en la obtención de números al azar porque una tabla tan grande y tan preparada cuidadosamente nunca había estado antes disponible (la tabla más grande publicada anteriormente era diez veces más pequeña), y también estaba disponible en tarjetas perforadas de IBM, lo que permitió su uso en computadoras. En la década de 1950,

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un hardware generador de números aleatorios llamada ERNIE se utilizó para dibujar los números de bonos británicos prima. La primera «prueba» de números aleatorios para la aleatoriedad estadística fue desarrollada por Maurice Kendall y B. Babington Smith a finales de 1930, y se basó en la búsqueda de ciertos tipos de expectativas probabilísticas en una secuencia determinada. La prueba más simple era una comprobación para asegurarse de que aproximadamente el mismo número de cifras estaban presentes. Pruebas más complicadas buscaban el número de dígitos entre ceros sucesivos y se compararon los recuentos totales con sus probabilidades de espera. Durante los años se desarrollaron pruebas más complicadas. Kendall y Smith también crearon la noción de aleatoriedad local, por el que un conjunto dado de números aleatorios se descompone y probado en los segmentos. En su conjunto de 100.000 números, por ejemplo, dos de los miles de personas fueron un poco menos “al azar a nivel local” que el resto, pero el conjunto en su conjunto pasaría sus pruebas. Kendall y Smith aconsejaban a sus lectores a no utilizar estos miles en particular por sí mismos. Los procesos de filtrado y las pruebas eliminan cualquier sesgo o asimetría notable de los números originales generados por hardware, para que dichas tablas proporcionen números aleatorios más fiables para el usuario. Hay que tener en cuenta que cualquier tabla de números aleatorios publicada o de cualquier forma accesible no es adecuada para objetivos criptográficos debido a que su accesibilidad convierten la descodificación predecible, y por lo tanto, su efecto en un criptosistema también es predecible. Por el contrario, números aleatorios que solo sean accesibles para el codificador y decodificador permiten, literalmente, un cifrado irrompible de una cantidad similar o menor medida de datos significativos. 3.2.1. Forma de uso de la tabla de números aleatorios 7

En la tabla se presentan seis párrafos de números y en cada párrafo cinco líneas, para usar la tabla debemos seleccionar aleatoriamente un lugar de inicio, lo podemos hacer cerrando los ojos y apuntar con un lápiz. En la tabla (ilustración 20) indica que cada cifra desde números de una cifra hasta números de nueve cifras tiene la misma probabilidad de aparecer. Es por esto que nosotros a partir del punto de inicio seleccionamos dos cifras, en este caso, y las apuntamos, este número indica según la numeración de la galga la que se debe tomar para ser verificada. En caso de que no exista el número entre las galgas, es decir que sobrepase de 32 en el caso de dos marcas se descarta este número y se continúa. 4. EQUIPOS INSTRUMENTOS Y MATERIALES 4.1. Micrómetro 4.1.1. Características del micrómetro El micrómetro o tornillo de Palmer, es un instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión, del orden de centésimas de milímetros (0,01 mm) y de milésimas de milímetros (0,001 mm) (micra). Está formado por dos puntas que se aproximan entre sí mediante un tornillo de rosca fina, el cual tiene grabado en su contorno una escala. La escala incluye un nonio y las longitudes máximas de medida del micrómetro de exteriores normalmente es de 25 mm, aunque también existen de 30mm.

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Ilustración 2 Partes del micrómetro 4.1.2. Tipos de micrómetros  Micrómetro universal o Palmer.

Ilustración 3 Micrómetro universal  Micrómetro de exteriores.

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Ilustración 4 Micrómetro de exteriores  Micrómetro de interiores.

Ilustración 5 Micrómetro de interiores  Micrómetro de profundidad.

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Ilustración 6 Micrómetro de profundidad  Micrómetros especiales.

Ilustración 7 Micrómetros especiales 5. PROCEDIMIENTO 5.1. Condiciones de ensayo El ensayo deberá realizarse a una temperatura de 20 ± 1.0 °C y a una humedad relativa de 50 ± 10%.

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El lugar donde se realizó todas las operaciones tiene los valores que se presentan en la ilustración:

Ilustración 8 condiciones del ensayo

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5.2. Selección de tres marcas diferentes de galgas de espesores

Ilustración 9 Galgas de espesores GEARWRENCH

Ilustración 10 Galgas de espesores FEELER GAUGE

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Ilustración 11 Galgas de espesores TACTIX 5.3. Preparación de la muestra Antes de la verificación las galgas de espesor serán sacadas de su soporte y lavadas con algún solvente apropiado (alcohol, éter, tetracloruro de carbono) y después se dejarán no menos de 1 hora sobre un mármol en el sitio de ensayo.

Ilustración 12 Preparación de la muestra 14

5.4. Puntos de medida Se marcan 7 puntos a lo largo de las tres cuartas partes de la galga de espesor ya que éstos serán los puntos a ser medidos.

Ilustración 13 Galga de espesor GEARWRENCH

Ilustración 14 Galga de espesor TACTIX