Re p u b l i co fEc u a d o r ≠ EDI CTOFGOVERNMENT± I no r d e rt op r o mo t ep u b l i ce d u c a t i o na n dp u b l i cs a f e t y ,e q u a lj u s t i c ef o ra l l , ab e t t e ri n f o r me dc i t i z e n r y ,t h er u l eo fl a w,wo r l dt r a d ea n dwo r l dp e a c e , t h i sl e g a ld o c u me n ti sh e r e b yma d ea v a i l a b l eo nan o n c o mme r c i a lb a s i s ,a si t i st h er i g h to fa l lh u ma n st ok n o wa n ds p e a kt h el a wst h a tg o v e r nt h e m.

NTE INEN 1503 (1991) (Spanish): Verificación de los dispositivos de calibración que se emplean en la verificación de máquinas de prueba

CDU: 624-69-1/-9 CIIU: 5000

Norma Técnica Ecuatoriana Obligatoria

FD 01.02-302

VERIFICACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE CALIBRACIÓN QUE SE EMPLEAN EN LA VERIFICACIÓN DE MAQUINAS DE PRUEBA

INEN 1 503 1990-10

Instituto Ecuatoriano de Normalización, INEN – Casilla 17-01-3999 – Baquerizo Moreno E8-29 y Almagro – Quito-Ecuador – Prohibida la reproducción

1. OBJETO

1.1 Esta norma establece los procedimientos para verificar los dispositivos de calibración empleados en la verificación de máquinas de prueba.

2. ALCANCE 2.1 Esta norma se aplica para: a) b) c) d)

taras verificadas o masas muertas, palancas de prueba balanzas de brazos iguales y taras verificadas, y dispositivos elásticos de calibración

3. TERMINOLOGIA

3.1 Dispositivo elástico de calibración para usarse en la verificación de las lecturas de carga de una máquina de prueba. Es uno o varios elementos elásticos, sobre los que se debe aplicar la carga, que trabajan en combinación con otros dispositivos o mecanismos que indican la magnitud, o la cantidad proporcional a la magnitud, de la deformación producida en los elementos elásticos, debido a la acción de la carga aplicada. 3.2 Lectura. Es la indicación del dispositivo, tanto cuando no se le aplique ninguna carga, como bajo la acción de cualquier carga, 3.3 Cambio en la lectura del dispositivo. Es la diferencia entre la lectura correspondiente a cualquiera de las cargas aplicadas y la lectura registrada sin aplicar carga sobre el dispositivo. 3.4 Factor de calibración. Es el factor por el cual se debe multiplicar los cambios de lectura, para obtener la carga equivalente, es decir, el factor de calibración es la relación que existe entre la carga y el cambio de lectura correspondiente a ella en el dispositivo. 3.5 Línea de calibración. Es la línea recta, resultante del análisis de regresión de los factores de calibración calculados de manera individual, en función del cambio de lectura en el dispositivo. 3.6 Error. Es el valor que se obtiene restando el factor determinado a partir de la línea de calibración, del factor individual correspondiente a cada carga. 3.7 Porcentaje de error. Es el cociente resultante de dividir el error para el factor de calibración, determinado a partir de la línea de calibración, expresado como un porcentaje.

(Continúa) __________________________________________________________________________________ DESCRIPTORES: materiales de la construcción, equipos, dispositivos de calibración. -1-

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3.8 Intervalo de carga. Es el intervalo en el que el porcentaje de error para las cargas indicadas por el dispositivo, queda dentro de los límites de tolerancia especificados.

4. VERIFICACION DE TARAS

4.1 Principio. El principio común, bajo el cual se efectúa la certificación de taras o masas, es la determinación de la masa aparente por comparación con masas patrón de bronce, en atmósfera normal. Los valores de la gravedad local de varias ciudades pueden obtenerse en el Instituto Geográfico Militar, a continuación presentamos un cuadro de valores de la gravedad en las estaciones de referencia del Ecuador (ver Tabla 1). TABLA 1. Valores de la gravedad en las estaciones de referencia en el Ecuador 2

COCA

977 924

cm/s

CUENCA

977 303

cm/s

ESMERALDAS

978 049

cm/s

GUALAQUISA

977 740

cm/s

GUAYAQUIL

978 129

cm/s

HUAQUILLAS

977 967

cm/s

LA TOMA

977 625

cm/s

LIMONCOCHA

977 941

cm/s

MACARA

977 990

cm/s

MACAS

977 704

cm/s

MANTA

978 086

cm/s

MONTALVO

977 917

cm/s

NUEVO ROCAFUERTE

978 001

cm/s

PASTAZA

977 676

cm/s

QUEVEDO

977 986

cm/s

QUITO

977 270

cm/s

RIOBAMBA

977 286

cm/s

SALINAS

978 106

cm/s

SANTA CECILIA I

977 903

cm/s

SANTA CECILIA II

977 903

cm/s

SAN LORENZO

978 008

cm/s

TAISHA

977 869

cm/s

TENA

977 810

cm/s

TULCAN

977 238

cm/s

VILLANO

977 877

cm/s

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2

4.2 La masa de las taras que se utilizan en la verificación de máquinas de prueba, debe ser determinada con aproximación de 0,02%, al compararlo con patrones de bronce en atmósfera normal. Las cargas ejercidas por las taras se deben calcular a partir de la siguiente ecuación: P=M(

g -0,000 14) 980665

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En donde: P M g

= carga, newtons (en kilogramos fuerza), = masa aparente de las taras al ser comparadas con patrones de bronce en atmósfera normal, en kilogramos = valor de la gravedad en el lugar donde se encuentra instalada la máquina de prueba, en 2 cm/s . 5. VERIFICACION DE LAS PALANCAS DE PRUEBA

5.1 Las palancas que se utilizan en la verificación de las máquinas de prueba, generalmente son del tipo de las que se ilustran en la figura 1, donde se observa que tiene apoyos de cuchilla y placas de soporte o cualquier otro tipo de soporte adecuado. Cuando en las palancas se utilicen apoyos de cuchilla, tanto estos como los soportes deben ser de acero endurecido. Asimismo, las palancas deben ser de tal forma, que la carga máxima que se ejerza sobre cualquiera de las cuchillas no sea mayor de 1,250 kilogramos (12,3 kilonewtons por centímetro lineal). Las cuchillas de cada palanca deben estar paralelas. Cada una de las palancas debe tener superficie maquinada, adecuada para colocar en ella un nivel de burbuja, que indique cuando el plano de las dos cuchillas de los extremos se encuentra a nivel; o bien, en lugar de la superficie maquinada, tener dos soportes de tamaño adecuado para la colocación de un nivel de burbuja.

FIGURA 1. Palancas de prueba.

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5.2 Para la determinación de la relación de palanca, de una palanca de prueba, deben aplicarse cuando menos tres cargas de prueba de magnitud diferente, balanceando la palanca de prueba sobre su soporte central con los porta pesas suspendidos en las cuchillas de los extremos. En el portapesas suspendido de la cuchilla del extremo del brazo corto de la palanca, se colocan masas o taras cuyo valor sea aproximadamente igual al 50,75 y 100 por ciento de la masa, que al ser suspendido de la cuchilla del extremo del brazo largo de la palanca, puede alcanzar la capacidad de carga de dicha palanca. Al aplicar cada una de las tres cargas de prueba, debe balancearse la palanca colocando en el portapesas suspendido de la cuchilla del brazo largo, pequeñas taras verificadas teniendo cuidado que la palanca oscile libremente. Para cada una de las cargas de prueba se calcula la relación que existe entre la masa de las taras colocadas en el portapesas del brazo corto y de la masa de las taras verificadas, colocadas en el portapesas del brazo largo, con las cuales se establece el equilibrio de la palanca. La diferencia que existe entre los valores mínimo y máximo que se determinen en la forma antes indicada, no debe ser mayor del 0,1% del valor promedio de las tres relaciones. Si se cumple con estas tolerancias, el valor promedio de las tres relaciones, se considera como la "relación de palanca" de la palanca de prueba. 5.3 La determinación de la sensibilidad de las palancas de prueba se hace balanceando la palanca sobre su apoyo central con una carga igual a la mayor de las tres cargas de prueba que se aplican en la determinación de la relación de palanca, colocada en el portapesas del brazo corto. Después de que la palanca se encuentra en equilibrio, se agrega una masa que no exceda del 0,002% del valor de la capacidad de carga de la palanca, en el portapesas suspendido del brazo corto, con lo cual se debe registrar un cambio en la inclinación de la palanca, en una relación no menor a 1 en 60. Este cambio de inclinación debe ser indicado por un nivel de burbuja o por un indicador con escala. 5.4 Las masas o taras empleadas para la determinación de la relación de palanca, en las palancas de prueba, no debe tener errores mayores de 0,02%. 5.5 La deflexión que ocurre en una palanca de prueba, debido a la acción de la carga que se aplica, ocasiona un ligero cambio en la relación de palanca, debido al desplazamiento de los apoyos, a la curbatura ocasionada en el eje longitudinal de la palanca por la acción de la carga y por el giro de los apoyos. Por lo anterior, al colocar una palanca de prueba en una máquina de prueba y aplicar carga hasta la capacidad de carga de la palanca, debe comprobarse que la deflexión máxima que se observe no exceda del 0,07%, con relación al claro o separación de los apoyos de los extremos. La medición de la deflexión que ocurre en la palanca, debe observarse en un mínimo de diez puntos que se localicen dentro de la separación que exista entre los apoyos de los extremos. El cambio de la relación de palanca, para una palanca de prueba con una relación de 10 a 1, puede ser en algunos casos menor de 0,1% cuando se registra la deflexión máxima que se indicó anteriormente.

6. VERIFICACION DE BALANZAS DE BRAZOS IGUALES

6.1 Las balanzas de este tipo pueden tener, en el extremo de los brazos, platillos fijos o suspendidos. La sensibilidad de estas balanzas debe ser adecuada para permitir la detección de diferencia del 0,1% en la masa aplicada sobre cualquiera de los dos platillos, para las cargas de prueba que se apliquen durante la verificación de una máquina de prueba. El error en la relación de brazos de la balanza no debe ser mayor de 1 en 10 000.

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7. VERIFICACION DE DISPOSITIVOS ELASTICOS DE CALIBRACION

7.1 Se requiere que los dispositivos elásticos de calibración sean de una construcción tal, que su precision no se altere por el manejo durante el transporte o por el uso normal, y que el reemplazo de aquellas partes que puedan estar sujetas a daños, o que tengan que desacoplarse para guardar el dispositivo, pueda hacerse sin que se afecte la precisión deI mismo. Cada dispositivo de calibración debe contar con los mecanismos de sujeción o placas de soporte, adecuados para transmitir las cargas de tensión o compresión que se apliquen al dispositivo, construidos de tal manera, que al ser colocados en posición adecuada en una máquina de prueba, no afecten las lecturas en forma tal que se exceda el límite de tolerancia, ya sea por imperfección de los apoyos o por defectos en el movimiento del cabezal de la máquina de prueba. 7.2 En un dispositivo diseñado para determinar los errores de las cargas indicadas y cercanas a algunas cargas de prueba definidas, la escala del mecanismo indicador puede ser o no uniforme y continua. 7.3 Todos los dispositivos de calibración deben tener claramente grabados la marca de fábrica y el número de serie. 7.4 Cuando se hace la verificación de un dispositivo elástico de calibración, éste debe colocarse en la máquina con la que se aplican las cargas de prueba, el tiempo necesario para que el dispositivo y la máquina tengan aproximadamente la misma temperatura antes de iniciar la verificación. 7.5 Durante la calibración del dispositivo puede ser que se registren errores hasta de 0,05%, debidos a los efectos del cambio de temperatura generado por el esfuerzo y al comportamiento seudo-elástico del material, lo cual se observa cuando las cargas se aplican con rapidez, por lo que se debe establecer un lapso determinado para efectuar la verificación del dispositivo, con el objeto de que los errores ocasionados por las causas mencionadas no excedan el valor indicado. Al utilizar el dispositivo en la verificación de una máquina de prueba, las cargas se deben aplicar en un tiempo aproximadamente igual. 8. PATRONES PRIMARIOS PARA LA CALIBRACION DE LOS DISPOSITIVOS ELASTICOS DE CALIBRACION

8.1 Para la calibración de los dispositivos, las cargas menores de 45 000 kg (441 KN) deben aplicarse por medio de taras verificadas (masas muertas) que no tengan errores mayores de 0,02%. Las cargas de calibración deben ser expresadas en kilogramos fuerza (en nextons). 8.2 Cuando las cargas sean mayores de 45 000 kg (441 KN), la calibración se hace comparando el dispositivo con otro dispositivo elástico de calibración o con una combinación de dispositivos elásticos. En este caso, se requiere que la exactitud con que aplican las cargas de prueba, cumplan con la tolerancia que se indica en la Tabla 2.

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TABLA 2. Precisión requerida en los dispositivos elásticos de calibración utilizados para verificar otros dispositivos de calibración.

Desde 45 000 kg (441 KN)

0,1

Hasta 135 000 KG (1 324 KN) Desde 135 000 kg ( 1 324 KN)

0,2

hasta 450 000 kg (4 413KN) Desde 450 000 kg (4 413 KN)

0,3

hasta 1 360 kg (13 337 KN) Desde 1 360 000 kg

0,4

(13 337 KN)

9. SECUENCIA DE CALIBRACION 9.1 En la calibración de un dispositivo elástico se aplican cuando menos ocho cargas de prueba de magnitud diferente, cualquiera que sea el intervalo en que se aplica la carga, teniendo en cuenta que la diferencia que exista entre dos cargas cualesquiera que se aplican sucesivamente, debe ser mayor de una quinta parte de la diferencia entre las cargas mínima y máxima de prueba que se apliquen. 9.2 En los intervalos normales de operación y precisión de un dispositivo elástico de calibración, deben verificarse un mínimo de cinco cargas de prueba de magnitud diferente. En el intervalo normal de operación no deben quedar incluidas cargas menores a las que se registren con menos de 25 divisiones del dispositivo de calibración, o con 500 veces el valor del menos cambio que sea posible estimar en la lectura, lo cual siempre es preferible. En el intervalo de precisión no deben quedar incluidas cargas menores a las que se registren con menos de 50 divisiones de la escala del dispositivo o con menos de 1 000 veces el valor del menor cambio que sea posible estimar en la lectura de dicha escala, lo cual siempre es preferible. 9.3 Para la calibración debe aplicarse un mínimo de tres series de carga de prueba, vigilando que se conserve, antes de iniciar cada ciclo de carga, el ajuste y alineamiento de los soportes o sujeciones del dispositivo. 9.4 Después de la aplicación de cuando menos un ciclo de carga, y antes de aplicar el siguiente, deben hacerse modificaciones para cambiar la lectura inicial del dispositivo que se está verificando bajo condiciones en que no se ejerza ninguna fuerza sobre el, siempre y cuando el dispositivo esté construido de tal manera que la lectura pueda ser cambiada, en el dispositivo indicador, de manera rápida y sin efectuar desensambles. En el caso particular de aquellos dispositivos que tengan mecanismos para ajustar una posición predeterminada que se debe fijar cuando no se ejerza ninguna fuerza sobre el mismo, debe accionar el control de ajuste antes de efectuar cada ciclo de carga.

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9.4.1 En caso de aquellos dispositivos que tienen aparatos para medir la deflexión en los que se incluye un tornillo micrométrico, debe girarse completamente el tornillo micrométrico para cambiar la posición de la lectura inicial sin aplicar carga sobre el dispositivo. En el caso de calibradores del tipo AMSLER, el anillo de referencia con respecto a la cual se fija la posición del menisco, debe ser movido a lo largo del tubo capilar. En otros casos, los dispositivos tienen mecanismos para medir la deflexión que incluye un micrómetro con respecto al mecanismo, o bien, ajustar la posición de la aguja o vástago del micrómetro, para hacer girar la aguja hasta la posición en que se desea tener, o ambas cosas. Para el caso de aquellos dispositivos en que la medida de la deflexión se hace con extensómetros de carátula fácilmente desmontables, pero que tienen carátulas fijas y no hay forma de cambiar la lectura inicial sin aplicar carga al dispositivo, excepto haciendo modificaciones en las sujeciones, no es necesario que se efectúen cambios en las lecturas iniciales y solamente basta con desacoplar el micrómetro después de la aplicación de cada ciclo de carga y acoplarlo nuevamente antes de efectuar la aplicación del siguiente ciclo.

10. PROCEDIMIENTO PARA LA APLICACION DE CARGAS

10.1 La calibración de los dispositivos elásticos de calibración debe hacerse aplicándoles cargas de tensión o de compresión, de manera creciente, por medio de las placas de carga o sujetadores de los dispositivos, excepto en los casos previstos en el numeral 12.

11. PRUEBA DE LAS PLACAS DE APOYO

11.1 Debe hacerse una determinación del cambio que se produce en la lectura del dispositivo, con la carga máxima de calibración que se le aplica por medio de masas muertas, a través de placas de apoyo planas, cóncavas y convexas. El radio de curvatura de las placas de superficies esféricas, cóncavas o convexas, no debe ser menor de 205 cm, ni mayor de 305 cm. El promedio de las diferencias observadas en los cambios de lectura registrados usando los apoyos planos y los apoyos convexos, no debe exceder de 0,1% para aquellos dispositivos en que se indica un intervalo de precisión determinado; o de 0,25% para aquellos dispositivos en que se indica que tienen un intervalo de precisión ordinario. No se requiere efectuar esta prueba en aquellos dispositivos en los que previamente se ha determinado que cumplen con los requerimientos que se establecen en este numeral.

12. TOLERENCIA PARA LOS DISPOSITIVOS ELÁSTICOS DE CALIBRACION

12.1 Para uso común, el intervalo de carga de un dispositivo elástico de calibración es aquel dentro del cual ningún factor de calibración difiere en más de lo prescrito en la Tabla 3, del factor correspondiente indicado por la línea de calibración, para el mismo cambio en la lectura indicada por el dispositivo. 12.2 El informe de la verificación de un dispositivo elástico de calibración que no exceda de 135 000 kg (1 324 KN) de capacidad, debe indicar el intervalo de precisión de carga dentro del cual ningún factor de calibración difiere en más de 0,1%, del factor correspondiente indicado por la línea de calibración para el mismo cambio en la lectura indicada por el dispositivo.

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12.3 Para los dispositivos de calibración cuya deflexión es indicada por extensómetros de carátula que tienen escalas fijas en la carátula y en los que no se tiene posibilidad para ajustar la lectura sin aplicar carga sobre el dispositivo, excepto por modificación de la sujeción no se requiere determinar las líneas de calibración. Estos dispositivos deben ser usados, para aquellas cargas en las cuales ningún cambio en la lectura difiere del cambio promedio en la lectura correspondiente a la carga de calibración aplicada, en más de las tolerancias numéricas prescritas en 12.1 y 12.2, así como en la Tabla 3, teniendo en cuenta que las lecturas sin aplicación de carga sobre el dispositivo, no deben diferir del valor promedio de las lecturas sin aplicaciones de cargas observadas durante la última calibración, en más de un cuarentavo del valor de una revolución de la aguja indicadora del extensómetro de carátula. TABLA 3. Tolerancias para los intervalos de carga de los dispositivos de calibración elásticos de uso ordinario.

Hasta 135 000 kg (1 324 KN)

0,25

Desde 135 000 kg ( 1 324 KN)

0,3

hasta 450 000 kg (4 413 KN) Desde 450 000 kg (4 413 KN)

0,4

hasta 1 360 000 kg (13 337 KN) Desde 1 360 000 kg (13 337 KN)

0,5

hasta 4 500 000 kg (44 130 KN)

13. CORRECCIONES POR TEMPERATURA PARA LOS DISPOSITIVOS ELASTICOS DE CALIBRACION

13.1 Al utilizar un dispositivo elástico de calibración fabricado con acero, que no tenga más de 5% de elementos de aleación, puede efectuarse una corrección casi precisa para las variaciones de temperatura, sobre la base de que el cambio en la lectura de dichos dispositivos se incrementa en 0,03% por cada grado Celsius de incremento de la temperatura.

14. INTERVALO ENTRE VERIFICACIONES

14.1 Los dispositivos elásticos de calibración deben ser verificados a intervalos entre verificaciones que no excedan de dos años. Cuando los dispositivos sean sobrecargados o reparados, deben ser verificados inmediatamente. 15. INFORME 15.1 Se debe elaborar un informe claro y completo para cada verificación de un dispositivo elástico de calibración. En este informe se debe marcar el método de calibración usado e indicar los números de serie, los nombres de los fabricantes y las fechas de verificación de cualquier dispositivo elástico de calibración empleado. Para aquellos dispositivos que deben cumplir con lo estipulado en 12.1 y 12.2, se debe incluir en el informe una gráfica de calibración en la que se marquen la línea de calibración y los factores de calibración determinados experimentalmente, estableciendo los intervalos de carga normal y de precisión para el dispositivo que se verifica. Para los dispositivos que deben cumplir con lo estipulado en 11.3, se debe incluir en el informe una tabla de los cambios en las lecturas observadas, para cada carga de prueba y marcar las cargas para las cuales específicamente se puede aplicar el dispositivo. (Continua) -8-

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APENDICE Z

Z.1 NORMAS A CONSULTAR

Esta norma no requiere de otras para su aplicación.

Z.2 BASES DE ESTUDIO ASTM E-74-64. Verification of calibration devices for verifying testing machines. American Society for Testing and Materials. Filadelfia, 1964. NOM-R-194. Verificación de los dispositivos de calibración que se emplean en la verificación de máquinas de prueba. Dirección General de Normas. México, D. F., 1978.

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INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA Documento: NTE INEN 1 503

TITULO: VERIFICACIÓN DE LOS DISPOSITIVOS DE Código: CALIBRACIÓN QUE SE EMPLEAN EN LA VERIFICACIÓN DE FD 01.02-302 MAQUINAS DE PRUEBA. ORIGINAL: REVISIÓN: Fecha de iniciación del estudio: Fecha de aprobación anterior por Consejo Directivo Oficialización con el Carácter de por Acuerdo No. de publicado en el Registro Oficial No. de Fecha de iniciación del estudio: Fechas de consulta pública: de A pedido de la Dirección General, se elaboraron las normas de verificación de máquinas y dispositivos que se emplean en la verificación de máquinas de prueba, en vista que no existe interés en participar en un Subcomité Técnico, por parte de los sectores involucrados, se procedió a enviar a consulta a la Dirección Nacional de Pesas y Medidas, con esas observaciones se aprobó el documento, resolviendo enviarlo a Consejo Directivo para su aprobación con el carácter de obligatorio y emergente Subcomité Técnico: Fecha de iniciación: Fecha de aprobación: Integrantes del Subcomité Técnico: NOMBRES:

INSTITUCIÓN REPRESENTADA:

Otros trámites: 5 Esta norma sin ningún cambio en su contenido fue DESREGULARIZADA, pasando de OBLIGATORIA-EMERGENTE a VOLUNTARIA, según Resolución de Consejo Directivo de 1998-01-08 y oficializada mediante Acuerdo Ministerial No. 236 de 1998-01-08 publicado en el Registro Oficial No. 321 de 1998-05-20 El Consejo Directivo del INEN aprobó este proyecto de norma en sesión de 1990-10-18 Oficializada como: Obligatoria y de Emergencia Por Acuerdo Ministerial No. 019 de 1991-01-09 Registro Oficial No. 629 de 1991-02-25

                                              