INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERÍA CIVIL E I

3 downloads 92 Views 1MB Size

Story Transcript

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERÍA CIVIL E INDUSTRIAL MANUAL DE PRÁCTICAS PARA EL LABORATORIO DE

METROLOGÍA

TIPO DE UNIDAD DE APRENDIZAJE: TEÓRICO-PRÁCTICO/OPTATIVA

HORAS PRÁCTICA/SEMANA: 1.5

Elaborado por: M. en E. Ana Isabel García Monroy M. en C. Enrique Hernández García M. en C. Saúl Hernández Islas M. en C. Enrique Hernández Sánchez M. en I. Rogelio Colín Ávila Ing. Hugo Cedeño Ruíz

PLAN 2006

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

INDICE                                                                                                     PÁGINA  PRACTICA No. 1   

INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE ERRORES Y SU CLASIFICACIÓN…..1 PRACTICA No. 2   

INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE ERRORES Y SU CLASIFICACIÓN…..3 PRACTICA No. 3  

CARACTERISTICAS, EMPLEO Y CALIBRACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN………………………….……….……………………………….X PRACTICA No. 4   INSTRUMENTOS DE MEDICIÓNES MECÁNICAS……………………….…………….……9 PRACTICA No. 5   INSTRUMENTOS DE MEDICIÓNES ELECTRÓNICOS…………………………..……..22 PRACTICA No. 6  CONTROL DE CALIDAD EN METROLOGÍA…………………………..….………….…..32 

Elaboró:

 

2

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

  P R A C T I C A N o. 2

INTRODUCCIÓN A LA TEORÍA DE ERRORES Y SU CLASIFICACIÓN     OBJETIVOS.    Al término de la práctica, el alumno(a):  Identificará las causas de los errores que se generan en los procesos de medición.  Calculará los tipos de errores a partir de la aplicación de ciertas mediciones.    2 Introducción teórica.       Al efectuar cualquier medición física, el principal propósito consiste en asignar un valor formado de  cierta unidad seleccionada en forma adecuada y de un numérico asociado, el cual expresará la magnitud  de la cantidad física que se mide. Siendo así, el grado de falla en cuanto a especificar exactamente una  magnitud, y por tanto, la desviación del valor establecido con respecto al valor verdadero de la cantidad,  constituye el error de la medición.     Cualquiera que sea el esquema de medición que se utilice, el valor del numérico asignado como  resultado de la medición para describir la magnitud de la variable medida tendrá cierto error de mayor o  menor grado, es decir, existirá cierta desviación con respecto al valor real de una cantidad. Ninguna  medición, sin importar que tan elaborada o precisa sea, o que tan frecuentemente se repita, puede estar  exenta completamente de esta incertidumbre.      Así, el valor real de una cantidad física medida nunca puede establecerse con exactitud total. Una de las  fases de mayor importancia en el arte de las mediciones, consiste en la reducción de los errores de  medición hasta límites que sea posible tolerar para el propósito que se persigue.    2.1 Conceptos sobre la teoría de errores en la medición.       Error: En metrología, el error se define como la diferencia entre el resultado obtenido en una medición y  el valor verdadero de la misma que es siempre desconocido, y durante mucho tiempo han sido  frecuentemente aplicados los conceptos de error sistemático y error aleatorio.  Error sistemático: Es aquel error que permanece constante en valor absoluto y signo al medir una  magnitud en las mismas condiciones, y que varía de acuerdo con una ley, conocida o no, cuando las  condiciones cambian.     Los errores sistemáticos son aquellos que se producen invariablemente en todas las medidas y son  imputables al instrumento de medida utilizado, a su precisión y sensibilidad, a la destreza del operario, a  irregularidades de la pieza y las condiciones ambientales en que se realiza la medida.     Las principales causas de error atribuibles al instrumento utilizado son:   ‐ Defectos en la graduación.   ‐ Deformaciones permanentes a causa del desgaste o de golpes.   ‐ Deformaciones elásticas temporales por contracciones y / o dilataciones físicas o mecánicas.   ‐ Reglaje incorrecto (el cero de la escala no coincide con el cero del instrumento)     Destreza del operario.     Los instrumentos convencionales son manipulados por operarios que han de poseer un cierto grado de  destreza y habilidad en su uso y manipulación. Sobre todo han de acreditar una buena visión, facilidad de  Elaboró:

 

3

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

cálculo, pulcritud y agilidad manual. Por tanto, la destreza del operario es un factor  determinante en la exactitud del resultado de la medida. Destacan dos tipos de errores imputables al  operario: de lectura falsa y de presión de contacto incorrecta.   Lectura falsa: Cuando la escala de medida es analógica se puede cometer un error de lectura si los rasgos  están muy próximos entre sí para que el ojo no puede distinguir. Además, también se puede producir un  error de lectura por paralaje que se comete cuando nuestra visión no está paralela a la escala de lectura.  Si los rasgos de la escala de medida deben estar muy juntos, podemos incorporar al instrumento una lupa,  una escala ampliada o un lector digital (soluciones muy extendidas entre los fabricantes), y así evitamos  uno de los errores típicos de lectura falsa. El error de paralaje se evita practicando la lectura correcta.   Presión de contacto incorrecta. Una excesiva presión de los topes de contacto del aparato de medida  sobre la pieza origina deformaciones elásticas que inducen a un error en la medida.    Errores en la pieza.     Las piezas presentan algunas irregularidades que pueden falsear el resultado de una medida, porque los  instrumentos no se apoyan bien sobre las superficies de contacto. Estas irregularidades pueden ser de  forma geométrica de la pieza o de acabado superficial. Por ejemplo, si un cilindro presenta un cierto  grado de conicidad (error de forma), la medida de su diámetro en diferentes puntos de su longitud será  diferente.      Los errores de acabado superficial pueden ser inducidos, principalmente, por deficiencias en la  máquina que se ha hecho servir para fabricar la pieza, por el desgaste y vibraciones de las herramientas  de corte y por la fijación incorrecta de la herramienta. La figura 1 muestra este tipo de irregularidades en  la pieza.     

  Figura 1. Irregularidades en la pieza.  Condiciones ambientales.     Las condiciones ambientales pueden influir de forma decisiva en la obtención de una medida. Los  factores ambientales más importantes son tres: temperatura, humedad e iluminación.   Temperatura: Como ya sabemos, las dimensiones de los objetos varían por efecto de la temperatura.  Cuando un cuerpo se calienta se dilata, cuando un cuerpo se enfría se contrae. Por este motivo, hay que  indicar siempre la temperatura a la que se realiza la medida si queremos compararla con un valor de  referencia, sobre todo si trabajamos con una resolución de milésimas de mm. El grado de dilatación o de  contracción que experimenta un objeto es función de su propia naturaleza. Los aparatos e instrumentos  de medida se fabrican con materiales con un coeficiente de dilatación muy pequeño para su efecto sea  mínimo. Las medidas de precisión deben tomarse a una temperatura fija, llamada temperatura de  referencia, si queremos hacer comparaciones. Esta temperatura se ha establecido en 20 º C. Por este  motivo, los laboratorios de metrología suelen tener cámaras aisladas con control de temperatura y  humedad.   Humedad: La humedad puede oxidar los instrumentos y accesorios y las piezas dañando los paquetes,  este deterioro puede originar errores de medida. Habrá que tomar medidas preventivas para evitar este  problema. Se considera como óptimo, un grado humedad que oscila entre un 50% y un 60%, porque  favorece la calidad del puesto de trabajo y la oxidación que causa es insignificante.   Iluminación: Una iluminación deficiente, dificulta la lectura del instrumento, hay que dotarnos de una  iluminación adecuada y suficiente para obtener lecturas fiables. La luz debe incidir sobre la pieza y sobre  Elaboró:

 

4

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

el instrumento de medida de manera que no se produzcan reflejos ni calentamientos  inducidos sobre la pieza. Generalmente, una temperatura inadecuada es la fuente más común de errores  ambientales.     Errores accidentales.     Hay errores que se producen por causas fortuitas (de azar) se denominan errores accidentales o  eventuales. Al ser imprevisibles, sólo se pueden disminuir, en parte, midiendo varias veces una misma  cota. Como norma general, hay que tomar tres medidas para cota y determinar el valor verdadero tal  como hemos visto en el ejemplo 1. Porque el valor verdadero sea realmente representativo, la dispersión  entre las tres medidas debe ser mínima.    Error aleatorio: Es aquel error que varía de forma imprevisible en valor absoluto y signo, cuando se  efectúan un gran número de mediciones del mismo valor de una magnitud en condiciones prácticamente  idénticas.     La definición de error aleatorio es más práctica, ya que pone de manifiesto que a pesar de todas las  restricciones: mismo método, mismo observador, mismo laboratorio, mismos instrumentos, etc, es  imposible asegurar absolutamente las mismas condiciones.  Exactitud: El objetivo fundamental de medir es obtener las dimensiones de una pieza de la forma más  exacta posible. La exactitud de la medida depende de varios factores imputables al operario, al  instrumento y al entorno de trabajo. Llamamos exactitud de una medida al grado de aproximación entre  el valor obtenido y el valor real de la magnitud analizada. Precisión y sensibilidad son características  propias del instrumento de medida y están íntimamente ligadas a la exactitud.   Precisión: La precisión se define como la capacidad del instrumento de medida de ofrecer resultados con  un mínimo error. La precisión viene siendo un grado de reproducibilidad que tiene un instrumento en sus  mediciones.  Sensibilidad: Se le denomina resolución o sensibilidad a la mínima variación de magnitud que se puede  leer sobre un instrumento.     2.2 Valor verdadero y cifras significativas.           De acuerdo a lo que se ha revisado anteriormente, es evidente que la medida que se obtiene con un  instrumento de medida no coincide con el valor real, por lo tanto, habrá que aceptar un cierto grado de  error en cualquiera de las medidas que se realizan. Dado que no se puede conocer el valor real de la  magnitud, se considera como valor verdadero la media aritmética (Ẋ) de un conjunto de valores medidos  suficientemente representativos.     ∑ Ẋ   Ejemplo 1.     Determinar el valor real de la longitud de una pieza si se han obtenido las siguientes medidas:  Lectura  Valor (mm) 1  15.26  2  15.28  3  15.25   Dado que no se puede conocer el valor real, se toma la media aritmética de las medidas efectuadas como  valor verdadero de la longitud. Entonces se tiene      

Elaboró:

 

5

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA





15.26

15.28 3

15.25

15.26

 

    Tal como se ha mencionado, toda medida representa un grado de error. Por ello, se expresará con un  número limitado de cifras significativas. Las cifras significativas de una medida son todas las que se  conocen con certeza, más una de dudosa procedencia.     Siguiendo el ejemplo, si se ha utilizado un instrumento con sensibilidad de 0.01 mm, las cifras  significativas serán cuatro: las tres primeras se conocen con certeza (el 1, el 5 y el 2) y la última será  dudosa (el 6, el 8 y el 5).     Ahora bien, el valor tomado como verdadero (Media aritmética Ẋ), también debe tener cuatro cifras  significativas de acuerdo con la sensibilidad del instrumento, por lo que si el resultado del cálculo  matemático ha sido de 15.26333, hay que despreciar el tercer decimal y aplicar el criterio de redondeo en  el segundo.    2.3 Error absoluto y error relativo.       Una vez enumerados y definidos los principales factores que influyen en la medida, ahora corresponde  cuantificar los errores. Un primer parámetro útil es la proporción de error cometido que denominamos  error absoluto. Llamamos error absoluto (Ea) a la diferencia, en valor absoluto, entre el valor aproximado  obtenido en la medida (xi) y el valor verdadero de la medida (Ẋ).      Recordemos que se consideró a la media aritmética de un conjunto de medidas de una misma cota  como valor verdadero, dado que el valor real es imposible de determinar. Por lo tanto, el error absoluto  es:  ∣ Ẋ ∣       Ahora bien, el error absoluto Ea no es suficientemente clarificador, por lo que para conocer el grado de  exactitud de una medida se tiene que trabajar con el error relativo Er.   El error relativo, es el cociente entre el error absoluto y el valor verdadero de la medida     (100)  Ẋ   Ejemplo 2.     Determinar el error absoluto y el error relativo para cada medida y expresar el valor verdadero con su  error si la resolución del instrumento es de 0.01 cm.    Medida i  Valor (mm)  Ea (mm)  Er (%)  1  15.26  0  0  2  15.27 0.01 0.07  3  15.25  0.01  0.07    Se procede a determinar el valor verdadero con la media aritmética    ∑ 15.26 15.27 15.25 Ẋ 15.26   3   Por tanto, los valores absolutos son  ∣ Ẋ ∣ ∣ 15.26 15.26 ∣ 0.00   ∣ Ẋ ∣ ∣ 15.27 15.26 ∣ 0.01   ∣ Ẋ ∣ ∣ 15.25 15.26 ∣ 0.01  

Elaboró:

 

6

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

  Ahora, los errores relativos son:  Ẋ

 

 

Ẋ Ẋ

100

0 100 15.26

0% 

100

0.01 100 15.26

6.55 10 % 

100

0.01 100 15.26

6.55 10 % 

  Aplicando las cifras significativas y el criterio del redondeo, los errores relativos son:  0%, 0.07%, 0.07%    Se toma como error absoluto del valor verdadero, la media de los errores absolutos de cada medida   ∑ 0.00 0.01 0.01 ⋷ 0.006 0.01   3 La expresión correcta de la medida verdadera será 15.26 ± 0.01 mm    3 Material y equipo.    Calibrador vernier de 0.05 mm y 0.001 pulg de resolución.  1 Pieza metálica de sección geométrica regular con dimensión de ancho, largo y espesor.  1 Pieza metálica de sección sólida redonda con dimensión de largo y diámetro.    4 Desarrollo     4.1  Seleccionar la pieza metálica de sección geométrica regular y realice tres mediciones para el ancho.  4.2 Determinar el error absoluto y el error relativo para cada medida y expresar el valor verdadero con su  error a la resolución del instrumento de 0.05 mm.  4.3 Repetir el procedimiento para el manejo de los errores en las mediciones de longitud y espesor.  4.4  Seleccionar la pieza metálica de sección sólida redonda y realice tres mediciones para el diámetro.  4.5 Determinar el error absoluto y el error relativo para cada medida y expresar el valor verdadero con su  error a la resolución del instrumento de 0.001 pulg.  4.6 Repetir el procedimiento para el manejo de los errores en la medición de longitud.      5 Conclusiones.  Exprese por escrito sus conclusiones acerca de la práctica realizada.    6 Glosario.  Consulte el texto de la práctica, la bibliografía recomendada o de su elección y anote el significado de los  siguientes términos:  Error de medición.  Valor verdadero.  Error absoluto.  Error relativo.    7 Referencias. 

Elaboró:

 

7

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

7.1 Calduch Pros, Eduard. Travieso Rodríguez, José Antonio. Val Bescós, Rafael. Serra  Gasol, Miguel. Nápoles Alberro, Amelia Emelina. Romanillos, Daniel. Prácticas de laboratorio.  Ed  Universidad Politécnica de Cataluña. Departamento de Ingeniería Mecánica. España 2008.  7.2 Douglas M, Considine. Manual de instrumentación aplicada. Ed S.D. Ross Editores. Estados Unidos  2001.  7.3 Moro Piñeiro, María. Metrología: Introducción, conceptos e instrumentos. Ed Universidad de Oviedo  Servicio de Publicaciones. España 2002.                                               

Elaboró:

 

8

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

P R A C T I C A N o. 4

MEDICIONES MECÁNICAS OBJETIVO      Conocer cada parte del vernier y micrómetro, aprender a utilizarlos correctamente así como  usos y aplicaciones.    Tiempo estimado de realización: 1.5 hrs.    Trabajo previo de Investigación: Tipos de vernier, micrómetros; uso de estos instrumentos. Definición de  medir, magnitud, precisión, exactitud, resolución.    Marco teórico:  La Bioingeniería es una carrera interdisciplinaria en la que se conjugan ciencias naturales como la  biología, medicina, odontología y veterinaria; también ciencias exactas como la física, matemáticas,  química y licenciaturas como electrónica, mecánica, civil y química. Todas estas ramas se unen para que el  bioingeniero tenga las suficientes herramientas que le permitan explorar caminos para aportar soluciones  a problemas de la prevención y atención a la salud y al mejoramiento de los sistemas de salud para la  población. 

VERNIER  Un instrumento útil que ayuda a los bioingenieros a la hora de diseñar  y fabricar equipos  biomédicos (incubadoras, equipo de monitoreo, electrocardiógrafos, rayos X, órganos artificiales,  humidificadores, y otros) o cuando realizan equipos de rehabilitación y prótesis es el “vernier”    El vernier  se utiliza para medir dimensiones lineales de forma directa de objetos relativamente  pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10 de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50  de milímetro) de acuerdo a la legibilidad del mismo. Este instrumento está compuesto de una regla rígida  graduada normalmente en dos sistemas diferentes en cuyo extremo lleva un palpador fijo, sobre esta  regla se desliza una corredera a la que se le llama Vernier o Nonio que también  presenta dos  graduaciones, pero estas son una representación amplificada de la mínima división  que presenta la regla  principal.             

Elaboró:

 

9

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA CORREDERA O NONIO GRADUACION DEL NONIO EN PULGADAS

CUERPO O REGLA

ESCALA GRADUADA EN PULGADAS

ESCALA GRADUADA EN MILÍMEROS

PALPADOR DE INTERIORES

VARILLA DE PROFUNDIDAD O BAYONETA

          MANEJO DEL VERNIER 

Elaboró:

 

10

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

Tomar el calibrador con la mano derecha, abrazando con el dedo meñique, anular medio  e índice el cuerpo de la regla principal y colocar el pulgar sobre el muelle de sujeción, de tal manera que  deslizando el vernier a lo largo de la regla se varié la separación entre los topes. Con la mano izquierda  tomar el cuerpo por medir y colocarlo entre los topes respectivos o introducir la bayoneta a todo lo largo  de la profundidad.  La colocación correcta es cuando el cuerpo por medir queda sujeto firmemente con los topes o la  bayoneta en toda la profundidad a medir.    La siguiente figura muestra la manera correcta de sujetar el vernier. 

MODO DE LEER EL CALIBRADOR.    Para lectura en el sistema ingles fraccional con regla principal graduada en 1/16.    La regla principal está marcada en pulgadas, cada pulgada está dividida en 16 partes, por lo tanto la  mínima longitud que podemos medir con esta es 1/16”.  El nonio o vernier representa la amplificación de 1/16” y está dividido  en ocho partes y cada marca  representa (1/16”) /8 = 1/ 128”  Para la lectura primero tome la cantidad de pulgadas y dieciseisavos de la regla principal que ha rebasado  el cero del nonio.   Luego observemos la coincidencia entre la marca del nonio y  la de la regla principal, la cantidad de  graduaciones  que se tengan hasta la coincidencia nos indicaran cuantos ciento veintiochoavos se  tendrán.   Sume las dos cantidades para obtener la lectura total.                         

Elaboró:

 

11

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

Ejemplo: La figura muestra la abertura del vernier.   

 

       

      Primero contamos las pulgadas y/o dieciseisavos que ha rebasado el cero del  nonio, en este caso son 2  pulgadas y 4 graduaciones esto es 2 4/16”.  Observamos que la séptima marca del nonio coincide exactamente con alguna de la regla principal ( no  importa cuál), esto representa 7/128”; sumamos:    2 4/16 + 7/128 = 2 32/128 + 7/128 = 2 39/128       

     

Elaboró:

 

12

 

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

CONSERVACIÓN Y RECOMENDACIONES PARA EL USO DEL VERNIER.    Además de las medidas generales para la conservación de las herramientas de medida, para el  vernier se han de tener en cuenta las siguientes indicaciones:  

Un vernier sirve para medir y, por consiguiente, no debe utilizarse para otros fines, como por  ejemplo, utilizar los palpadores como compás o rayador porque se desgastan las puntas. 



Asegúrese de que las caras de los palpadores hagan contacto adecuado con las piezas por medir. 

 

   

Elaboró:

 

13

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

        

Con el instrumento de medida no se deben medir jamás las piezas cuando están en marcha en las  máquinas herramientas, ya que, aparte del fuerte desgaste de las superficies de medida, se  pueden producir accidentes. 



Las cuchillas medidoras se desgastan con mucha facilidad y, por tanto, se utilizarán solamente  para medir estrías o ranuras. 



Para evitar un desgaste prematuro de los palpadores siempre que sea posible se evitara medir  por los extremos de los brazos. 



Los Vernier se han de conservar en su caja o en su estuche. 

Elaboró:

 

14

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA



Periódicamente se ha de comprobar la precisión de los calibradores. Para este  fin, se corre el nonio a la posición cero; entre los palpadores no debe verse ninguna rendija de luz.  Para verificar las medidas resultan apropiadas las galgas de extremos. 



Eliminar rebaba, polvo y rayones de la pieza antes de medir. 



Cuando mida, mueva lentamente el nonio mientras presiona con suavidad el botón con el pulgar  contra la regla. 



No use una fuerza excesiva de medición cuando mida con calibradores vernier. 



La lectura debe ser de frente para evitar el error de paralaje 

    

Después de utilizar un calibrador hay que limpiarlos y guardarlos con las puntas ligeramente  separadas. 



No dejar caer ni golpee el calibrador. 

MICRÓMETRO      El micrómetro es un instrumento de medición mecánico, la unidad del micrómetro es la longitud  equivalente a una millonésima parte de un metro. Se abrevia μm.   Micrómetro Símbolo μm Magnitud Longitud Equivalencia S.I. 106 metros Dimensión L Sistema S. I. El  micrómetro es también conocido como:  micrón(plural:micrones),abreviad μ.  micra (plural: micras; plural latino: micra), abreviado  El principio de operación es bastante simple, un tornillo que al ser girado dentro de una tuerca avanza o  retrocede según el sentido de giro. Si estas dos partes son montadas en un lado de un arco y un tope en el 

Elaboró:

 

15

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

otro, es posible medir partes introducidas entre el tope y el tornillo. Para tomar lecturas,  un cilindro sobre el que se graba una línea de referencia y graduaciones que corresponden a un giro de  360° del tornillo (husillo), es fijado también al arco, cubriendo el tornillo y la tuerca, sobre el cilindro gira  un tambor sujetado mediante un pequeño tornillo al husillo. El borde del tambor, permite leer los giros  completos (avance de 0.5 mm) y sobre el perímetro del tambor se graban 50 graduaciones  uniformemente distribuidas que representan 0.01 mm de avance del husillo cada una. 

    Lectura del Micrómetro.    Para el micrómetro de resolución de 0.0001” (diezmilésimas de pulgada) presenta las siguientes  características:  La graduación del cilindro correspondiente a 1”, la cual está dividida en 40 partes iguales. Así cada  graduación equivale a 1”/40 = 0.025”;  y en el tambor se representa una amplificación de la división más  pequeña del cilindro con 25 graduaciones, representando 0.025/25 = 0.001”. Además hay un vernier  sobre las graduaciones del cilindro con 10 graduaciones quedando la resolución final así 0.001”/10 =  0.0001”    

Elaboró:

 

16

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

        Para la lectura primero tome la lectura del cilindro, luego la del tambor y por último la del vernier y sume  las tres para obtener la lectura total.    Como ejemplo tendremos la siguiente figura.   

 

        ‐ ‐ ‐ ‐

Notamos que el tambor se ha detenido en un punto más allá de 2 sobre las graduaciones del  cilindro y que indican 0.200”.  Observe que una línea adicional es visibles entre la graduación con el 2 y el borde del tambor y  que indican 0.025”.  La línea marcada con 1 sobre el tambor coincide con la línea central del husillo, lo que indica  0.001” adicional  Por último vemos  que en el nonio la línea con el número 2 coincide exactamente con una del  tambor y que indica 0.0002”. Quedando la suma: 

  Elaboró:

 

17

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

Lectura en el cilindro                0.2000  Una Línea es rebasada entre el 2 y el borde del tambor en el cilindro  El tambor ha pasado la línea 0.001” sobre la línea central del cilindro  Línea del vernier coincidente exactamente con la línea del tambor                Suma Total 

          

       

0.0250  0.0010  0.0002  0.2262 

RECOMENDACIONES PARA EL USO DEL MICRÓMETRO.   





Elimine completamente el polvo, aceite o cualquier partícula de la superficie de medición.  También limpie los palpadores, use un trapo  sin pelusa.  Compruebe el funcionamiento de las siguientes partes antes de usar el micrómetro.  o El giro del  tambor debe ser suavemente.  o El tambor no debe pegase al cilindro cuando gire.  o El trinquete tiene que girar suavemente.  o Que el freno sea efectivo.  Hay que recordar que el micrómetro antes de ser usado se debe observar si esta en ceros, si no es  así, en el estuche del micrómetro hay una llave que sirve para ajustar la “matraca” procurando  que el tornillo junto con el palpador no lleven mucha velocidad (porque la inercia puede hacer  que el tornillo haga un mal ajuste). Una vez realizado esto gire la palanca freno, para que el  tornillo milimétrico no se pueda mover. Ajustar con la llave hasta que el tambor junto con la  escala principal marquen ceros. Habiendo hecho esto se libera la palanca e freno.   Para medir con el micrómetro basta con girar el mango del tambor, una vez que casi se acerquen  los palpadores a la pieza a medir, se empieza a mover el trinquete hasta que se escuche la  “matraca”, proceda a activar el freno y tome lectura de la medida. Una vez hecho esto libere el  freno. 

 

 

Elaboró:

 

18

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

Equipo y material:    ‐Vernier de 6”  ‐ Micrómetro de Exteriores de 1”  ‐ 3 piezas para medir donde se pueda aplicar los diferentes tipos de medición del vernier  ‐ Trapo sin pelusa         Desarrollo:    1. Realizar mediciones de las piezas proporcionadas por el profesor utilizando el vernier y el  micrómetro siguiendo el uso adecuado y recomendaciones expuestas anteriormente.    2. En un dibujo de las piezas acotar las medidas tomadas con los instrumentos.  3. Verifique las mediciones.  4. Comparar las medidas.  5. Anote sus observaciones y conclusiones.  Cuestionario:  1.‐De las siguientes figuras de vernier anote el número que corresponde al valor de la lectura  indicada. 

  ___________

___________

___________

___________

Elaboró:

 

19

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

2.‐ De las siguientes figuras de micrómetro anote el número que corresponde al valor de la lectura  indicada. 

  ___________

___________

___________

___________

3.‐ Comparando el vernier y el micrómetro ¿Cuál tiene mejor resolución?  Explique.  4.‐ ¿Qué ventajas y desventajas se tiene al usar cada uno de los instrumentos de medición en la  práctica?    5.‐ ¿Qué tipo de errores se generaron al tomar sus mediciones? 

BIBLIOGRAFIA ‐“METROLOGÍA” DEL AUTOR CARLOS GONZÁLEZ G. Y RAMÓN ZELENY V. EDITORA MC  GRAW HILL

Elaboró:

 

20

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

P R A C T I C A N o. 5

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN ELECTRÓNICA

  OBJETIVO GENERAL  Identificar y utilizar los instrumentos de medición electrónicos para caracterizar señales eléctricas.  OBJETIVOS PARTICULARES   Realizar mediciones directas de tensión, corriente, resistencia y frecuencia con el instrumento de  medición eléctrica múltiple (multímetro o polímetro)   Realizar mediciones directas de señales eléctricas variantes en el tiempo.   Obtener mediciones indirectas con el multímetro y osciloscopio    INTRODUCCIÓN  Los Instrumentos de medición electrónicos se dividen en dos tipos: Analógicos y Digitales. Los primeros  trabajan con variables continuas mientras que los segundos lo hacen con variables discretas, aunque los  dos tipos se aplican para medir ambas variables el instrumento electrónico trata las señales adquiridas para  poder exhibirlas en pantallas que facilitan la lectura.   El Multímetro    El  multímetro  es  uno  de  los  instrumentos  de  medición  de  mayor  utilización  en  la  industria,  con  él  se  obtienen  diversas  mediciones  directas  con  solo  mover  un  selector  que  nos  permiten  tomar  diferentes  parámetros  eléctricos  o  electrónicos.  Los  principales  parámetros  que  se  pueden  obtener  con  estos  instrumentos de última generación son:  -

Resistencia  Tensión o diferencia de potencial entre dos puntos de algún elemento o circuito, ya sea en voltaje  alterno (efectivo hasta 1kHz) o voltaje directo  Corriente eléctrica ya sea alterna o directa 

Elaboró:

 

21

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

-

Capacitancia  Frecuencia en Hertz (Hz)  Temperatura (algunos multímetros incluyen termopares) 

Figura 1. Multímetro Marca Fluke Modelo 87V    Medición de Tensión   Una de las funciones más comunes en un multímetro es su operación como voltímetro que sirve para medir  la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Estos equipos hoy día son de lectura  digital  la  cual  nos  proporciona  una  medida  directa.  El  voltímetro  del  multímetro  presenta  una  alta  resistencia entrada pero aun así se imposibilita para medir voltajes a niveles de nanos o hasta microvolts y  puede medir corriente alterna o corriente directa dependiendo de la selección de la opción.  La  medición  de  la  tensión  se  realiza  primeramente  apuntando  el  selector  del  equipo  al  símbolo  de  las  unidades de la tensión, o sea “V”, las sondas del equipo se conectan de forma que el equipo se configure  en paralelo con el componente a realizar la medición. Se selecciona la escala adecuada, si tiene selector de  escala, (sino tiene idea de que magnitud de voltaje va a medir, escoja la escala más grande). Si no tiene  selector de escala seguramente el multímetro escoge la escala para medir automáticamente.  En la siguiente figura se muestra la forma de conexión para medir la tensión en algún componente. 

a)

b)

c)

Figura 2. Formas de conexión del multímetro para medición de parámetros de a) Voltaje en la Resistencia 3, b) Corriente en la Resistencia 1 y c) Resistencia

Elaboró:

 

22

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

Medición de Corriente  La  medición  de  la  corriente  o  intensidad  se  realiza  primeramente  apuntando  el  selector  del  equipo  al  símbolo de las unidades de corriente, o sea “A” o “mA”, es muy importante conocer de inicio la magnitud  de la corriente esperada pues si se excede la corriente de la escala seleccionada se corre el riesgo de fundir  el fusible de protección del equipo. Las sondas del equipo se conectan de forma que el equipo se configure  en serie con el componente a realizar la medición como se muestra en la figura 2 b). Se selecciona la escala  adecuada, si tiene selector de escala, (sino tiene idea de que magnitud de la corriente va a medir, escoja la  escala más grande). Deberá insertar la sonda en las entradas del equipo marcadas como; sonda negra en  COMM y la sonda roja en A o mA según sea el caso.    Medición de Resistencia  La medición de resistencia  se realiza conectando las sondas del  equipo en los extremos del elemento a  medir como se muestra en la Figura 2 c). El selector del equipo deberá apuntar hacia el símbolo marcado  como Ω. 

El Osciloscopio Electrónico.  El osciloscopio es un equipo que nos permite visualizar gráficamente el comportamiento o característica de  una señal eléctrica en función del tiempo. Los osciloscopios electrónicos han desplazado prácticamente a  los  osciloscopios  de  tubo  de  rayos  catódicos,  aun  así  en  el  osciloscopio  sólo  se  puede  visualizar  el  comportamiento del voltaje en función del tiempo y obtener el comportamiento de la corriente en forma  indirecta. Los parámetros de la señal visualizada en su pantalla que podemos caracterizar son: 

     

Forma de onda de la señal.   Voltajes de pico‐pico.  Indirectamente, voltaje rms y promedio  Frecuencia.   Periodo  Relación de fase de dos señales.  

Figura 3. Osciloscopios digitales marca Tektronix de la serie TDS 1000

Elaboró:

 

23

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

Figura 4. Panel frontal del osciloscopio digital Tektronix TDS1002

Controles de la base de tiempo   TIME/DIV (Base de tiempo en el eje horizontal). Fija la escala del eje horizontal (Tiempo/División)  mediante la selección de barrido interno, la escala de la pantalla es la indicada en el selector.  VOLTS/DIV  =  fija  la  escala  del  eje  vertical  en  voltios  por  división  grande.  El  botón  central  del  conmutador permite un ajuste continuo de la escala del eje Y, y sólo en su posición de calibrado (marcada  al lado) la escala de la pantalla es la indicada en el selector.  X‐POS.  Controla la posición del eje horizontal, sirviendo para centrar la imagen horizontalmente  Y‐POS. = controla la posición del origen del eje vertical, desplazando la imagen verticalmente.    VARIABLE  (HORIZONTAL  TIME/DIV).  Permite  el  ajuste  continuo  de  valores  intermedios  de  calibración  de  la  base  de  tiempo.  Este  control  debe  estar  usualmente  cerrado.  Este  botón  aumenta  la  sensibilidad en la posición x10 en un factor de 10. El número de calibración queda dividido por 10. Control  de posición horizontal de la señal. Cuando el selector TIME/DIV se encuentra en la posición x–y, el control  no tiene efecto.    

Elaboró:

 

24

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

TRIGGER LEVEL. Fija el valor de la tensión de entrada con el que se inicia (o se dispara) el  trazado de la misma en la pantalla. Con ello se consigue que trazados sucesivos se superpongan al iniciarse  siempre  en  el  mismo  punto,  dando  así  una  imagen  inmóvil  en  la  pantalla.  La  imagen  resulta  inestable  cuando este mando está desajustado.    TRIGGER  MODE  SWITCH.  En  posición  de  AUTO,  la  sincronización  es  automática  por  parte  del  ORC.  En  posición NORM, la sincronización se hace manualmente por medio del control TRIGGER LEVEL. La posición  TV (H–V) es para estudio o análisis de señales que se observan en aplicaciones muy específicas en circuitos  de televisión.  

SOURCE  (INT.  SWITCH).  Escogencia  de  cuál  de  las  señales  de  entrada  (CH1–CH2–EXT)  se  utiliza  para  la  sincronización, particularmente cuando hay barrido rápido.     TRIGGER SOURCE SWITCH (INT–LINE–EXT). Este botón, colocado en la posición INT, permite que la señal  introducida por el CH1 o CH2 se convierta en la fuente de operación del ORC. Si se coloca el botón en LINE,  selecciona el disparo tomado de la línea de poder de AC. Ubicado en la posición EXT, selecciona la señal  aplicada al conector EXT TRIG IN.     AC‐DC = conmutador de dos posiciones:  filtra la señal de entrada quitando la componente de corriente  continua (AC), es decir, representa la señal variable con el tiempo eliminando cualquier componente de  continua ó no filtra la señal de entrada (DC), incluyendo también la componente de corriente continua que  ésta pueda tener, por lo que representa la señal de entrada “completamente”.  GD = conecta el canal a tierra con independencia de la tensión que esté aplicada al borne de entrada, por  lo que en la pantalla aparece una recta horizontal (barrido horizontal) que podremos desplazar hacia arriba  o hacia abajo, fijando así el origen de potenciales.  Medición de Voltajes utilizando Cursores y Retícula      Cursores  Este método permite tomar medidas mediante el desplazamiento de los cursores, que siempre aparecen  de dos en dos, y ver sus valores numéricos en las lecturas de pantalla. Existen dos tipos de cursores: De  voltaje y de tiempo. Cuando utilice los cursores, asegúrese de establecer la fuente de la forma de onda en  la presentación que desea medir. 

Elaboró:

 

25

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

Para utilizar los cursores, pulse el botón CURSORES.  Cursores de voltaje. Los cursores de voltaje aparecen como líneas horizontales en la presentación y miden  los parámetros verticales.  Cursores de tiempo. Los cursores de tiempo aparecen como líneas verticales en la presentación y miden los  parámetros horizontales.      MATERIAL Y EQUIPO   -

1 Fuente de alimentación de CD variable.  1 Osciloscopio digital.  1 Generador de  funciones.  1 Multímetro digital.  1 Protoboard.  2 puntas BNC.  4 puntas banana‐caimán.  6 puntas caimán‐caimán.  1 Pinzas de corte.  1 Pinzas de punta.  Alambre para el armado de los circuitos en protoboard.  1 Potenciómetro de 50KΩ  1 Inductor de 300Mh  1Capacitor de 33pF 

DESARROLLO EXPERIMENTAL      Experimento 1.  Medición de voltaje y corriente alterna con multímetro y osciloscopio    a) Armar el circuito de la Figura en el protoboard y alimentar con el generador de funciones a una señal  senoidal de tres valores diferentes en amplitud y frecuencia que se indican en la tabla 1.  b)  Conectar  el  multímetro  en  paralelo  con  la  resistencia  para  medir  su  voltaje,  utilizando  la  escala  de  medición apropiada.  c) Colocar la sonda del canal A del osciloscopio midiendo la amplitud, frecuencia y periodo de la señal en  los extremos de la resistencia. 

Elaboró:

 

26

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

  d) Con los resultados prácticos obtenidos durante el desarrollo de la práctica elaborar la tabla 2 anotando  el valor experimental; así como sus respectivos valores de frecuencia y periodo.   

Amplitud p-p (Volts)

Medición

Vrms

Osciloscopio

Calculado

(Vpp)

(osc)

Frecuencia (HZ)

5

100

9.5

10 000

12.5

1 000 000

Voltaje

Frecuencia

Frecuencia

Multímetro

osciloscopio

Multímetro

e)  Dibuje la señal en la plantilla indicando la posición del selector V/DIV y la base de tiempo.                       

Elaboró:

 

27

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

      f)  Describa los resultados en el cuestionario 

 

 

Vpp = 5V 

Vpp = 9.5V 

Vpp = 12.5V 

Frec= 100Hz 

Frec= 10 000Hz 

Frec= 1 000 000Hz 

V/DIV=  

V/DIV=  

V/DIV=  

Base de tiempo= 

Base de tiempo= 

Base de tiempo= 

 

 

 

Fecha:

Equipo:

Firma profesor:

Elaboró:

 

28

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

Experimento 2. Medición con el osciloscopio utilizando los cursores  a) Arme el circuito RLC serie (Resonante) que se muestra en la figura  b) Aplique a la entrada por el inductor una señal cuadrada de 1kHz y una amplitud de 1V  c) Mida  con  el  osciloscopio  en  los  extremos  del  resistor,  utilizando  los  cursores  mida  la  amplitud  exacta de la primera oscilación amortiguada  d) Dibuje en una retícula la onda obtenida anotando la selección de V/DIV, TIME/DIV y las lecturas  medidas con los cursores de amplitud y tiempo  e) Responda resultados en el cuestionario

 

Fecha:

Equipo:

Firma profesor:

Experimento 3. Medición de desfasamiento utilizando los cursores del osciloscopio   a) b) c) d)

Arme el circuito de la figura y aplique una señal senoidal de 2V pico‐pico y 1.5kHz  Utilizando los cursores mida el desfasamiento de la señal entre la resistencia y el capacitor.    De la señal de la retícula tome los valores de amplitud, frecuencia y periodo de la señal de entrada.  Comente los resultados en el cuestionario. 

 

Elaboró:

 

29

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

ANÁLISIS DE RESULTADOS  Reporte los resultados teóricos incluyendo todos los cálculos realizados      RESULTADOS Y CONCLUSIONES  Concluya en cuanto la aplicabilidad y precisión de los elementos de medición electrónicos utilizados en esta  práctica, relice la comparación en cuanto a precisión de los equipos utilizados    Cuestionario  1.‐ Para qué sirve un instrumento de medición.  2.‐ Explicar la comparación de medir con el osciloscopio y el multímetro.  3.‐ Al medir las señales de voltaje eficaz con osciloscopio y multímetro, explique el porqué de la posible  diferencia en las mediciones  4.‐ ¿Qué utilidad tienen el uso de cursores en el osciloscopio?  5.‐ Realice el esquema eléctrico de la forma de conexión del osciloscopio para medir el desfasamiento en  el experimento 3.  6.‐ ¿Cómo realizo el cálculo del desplazamiento en la retícula del osciloscopio? 

BIBLIOGRAFÍA.   ‐Thomas L. Floyd, Principios de circuitos Eléctricos, Octava edición.  ‐Ángel Hernández  Mejía,  Desarrollo  de  productos electrónicos, Electrónica Analógica. Practica Análisis  y  Osciloscopio   ‐Manual del usuario del osciloscopio digital de las series TDS1000 y TDS2000 

Elaboró:

 

30

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

P R A C T I C A N o. 6

CONTROLES DE CALIDAD EN METROLOGÍA     OBJETIVO     1.‐ El alumno elaborara e interpretará los parámetros estadísticos aplicados a los controles de calidad en  metrología, mediante la  realización de cálculos y gráficas de acuerdo a datos obtenidos inicialmente.    Hoja de control (Hoja de recogida de datos), Histograma, Diagrama de Pareto , Diagrama de causa  efecto (Ishikawa), Estratificación (Análisis por Estratificación) , Diagrama de Scadter (Diagrama de  Dispersión), Gráfica de control     INTRODUCCIÓN  Control Estadístico del Proceso (CEP)    SPC por su siglas en ingles statistical process control, mejor conocido en español como control estadístico  de proceso (CEP), son gráficos de control, que permiten usar criterios objetivos para distinguir variaciones  de fondo de eventos de importancia. Casi toda su potencia está en la capacidad de monitorear el centro  del proceso y su variación.      Conceptos Fundamentales de SPC    La filosofía de administración por calidad total se basa en el mejoramiento constante del proceso, con la  finalidad de prevenir que se elaboren productos o servicios defectuosos. Por lo tanto un elemento  fundamental en esta filosofía es el control del proceso. Es indispensable este control, pues en todo  proceso está latente el fenómeno de la variabilidad.    Variabilidad    Los factores que provocan este fenómeno son entre otros:  • La maquinaria o herramienta empleada, que no trabaja siempre de la misma manera  • La materia prima, que no tiene en todo momento las mismas características  • El factor humano, cuyo trabajo depende de muchas circunstancias externas e internas  Con el control del proceso no se trata de suprimir la variabilidad sino de reducirla  Al producir un bien o servicio existen factores internos y externos que pueden intervenir en la  determinación final de un resultado. El desconocimiento de estos factores provoca que al final del  proceso productivo existan diferencias en las características de un mismo producto. Lo anterior significa  que existe dispersión en los resultados, es decir hay una componente aleatoria en el proceso.  La adopción de Sistemas de Calidad basados en normas tales como ISO 9001:2000 o ISO 17025 han  impuesto requerimientos para controlar y disminuir dicha componente aleatoria, de tal forma que se  asegure la conformidad de productos o servicios.         

Elaboró:

 

31

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

Requisitos en Sistemas de Calidad que Requieren de Una Técnica Estadística    Algunos requerimientos establecidos por normas de calidad dicen que la organización debe por ejemplo:   Identificar los procesos necesarios para el Sistema de Gestión.   Determinar la secuencia de iteración de estos procesos.   Determinar criterios y métodos necesarios para la operación y el control eficaz de estos procesos.   Realizar monitoreo, medición y análisis de estos procesos.   Implementar acciones necesarias para alcanzar los resultados planificados y la mejora continua de  los procesos.  Por lo anterior se hace indispensable la necesidad de cuantificar los datos que pueden estar asociados con  la implementación de los requisitos de los Sistemas de Calidad.    Técnicas Estadísticas    Para poder solucionar las necesidades impuestas por los requerimientos podemos encontrar una serie de  técnicas estadísticas:   Análisis de medición o Incertidumbre de análisis de medición : conjunto de procedimientos que  permite evaluar la incertidumbre de medición bajo el intervalos de condiciones en que un sistema  opera   Análisis de capacidad de procesos : Estudio de la variabilidad y distribución de un proceso para  determinar la confiabilidad que dicho proceso produce elementos de acuerdo a las  especificaciones   Tolerancias estadísticas o Límites de especificaciones: Compuesto por tres factores, la variabilidad  del proceso, la seguridad del cliente y la incertidumbre de medición incertidumbre de medición.   Estadística descriptiva: Procedimientos para la manipulación y presentación de datos  cuantitativos de una manera que permita determinar las características de la distribución de los  datos.   Diseño de experimentos.   Pruebas de hipótesis Pruebas de hipótesis.   Análisis de regresión.   Análisis de confiabilidad.   Simulación.   Análisis de series de tiempo.   Muestreo: Metodología estadística sistemática para obtener información acerca de algunas  características de una población por estudio de una fracción representativa.   Gráficas de control estadístico (SPC): Gráficos provenientes de muestras que son periódicamente  procesadas en secuencias de un sistema de medición.    Un primer objetivo del Control Estadístico de procesos (CEP) es identificar la naturaleza de las causas  comunes de variabilidad (aquéllas que están permanentemente presentes en un proceso) y cuantificar su  efecto, con el fin de establecer la capacidad del proceso para las diferentes características de calidad. Las  causas comunes producen en los resultados del proceso una pauta de variabilidad, generalmente estable  y globalmente predecible, que define la capacidad del proceso para satisfacer determinadas  especificaciones. Cuando en un proceso sólo están presentes sus causas comunes de variabilidad se dice  que el proceso está “bajo control”. Por otra parte, en un proceso es posible que existan otras causas que  afecten a la variabilidad, llamadas causas especiales de variabilidad, que suelen tener un carácter  esporádico y puntual, y que provocan las denominadas “salidas de control” del proceso. Las causas  especiales están asociadas, por tanto, a hechos excepcionales como averías o fallos humanos.   

Elaboró:

 

32

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

Un segundo objetivo del CEP es el establecimiento de un sistema de observación,  permanente, que detecte precozmente la aparición de causas especiales de variabilidad y ayude a  identificar su origen, con el fin último de eliminarlas del proceso y tomar medidas que eviten su  reaparición futura. Su fundamento es la toma periódica de muestras, y la representación gráfica de  estadísticos adecuadamente elegidos (como la media o la desviación típica de las muestras) que actúan  como señales de aviso de las salidas de control.   La metrología entendida como la ciencia de las mediciones, tiene como objetivo el estudio de la  incertidumbre que se produce en los procesos de medición. Para ello estima la variabilidad y la  repetitividad (RyR) de las medidas con la intención de ajustar lo mejor posible las características de  calidad a sus valores deseados. Al igual que en el control estadístico de procesos se definen índices para  medir la capacidad de los procesos en metrología también son habituales índices para verificar el  instrumento de medición y la repetitividad de las medidas.      CONTROL ESTADÍSTICO FRENTE A METROLOGÍA     El control estadístico de procesos tiene como principal objetivo conseguir productos y procesos robustos  para lo que suele utilizar gráficos, llamados también gráficos Shewhart en honor a uno de los  considerados como padre de esta ciencia, el profesor Walter Shewhart, que fue quien los propuso cuando  trabajaba en los laboratorios de la compañía americana Bell Telephone en el año 1931.   Un gráfico de control bien diseñado debe avisar, lo antes posible, de la aparición de una causa especial de  variabilidad y ayudar a su identificación y eliminación. Es muy importante, en consecuencia, que todo el  gráfico de control que se implante venga acompañado de su correspondiente plan de reacción, que  precise las medidas que deben adoptarse en función de la naturaleza de las posibles señales de falta de  control que puedan aparecer. Los límites que aparecen en un gráfico de control indican la variabilidad que  cabe esperar para el estadístico graficado (por ejemplo la media de n observaciones) en el caso de que el  proceso se halle bajo control, es decir, actuando sólo las causas comunes de variabilidad. Debe quedar  claro que estos límites de control no tienen en principio nada que ver con las especificaciones  establecidas para la característica estudiada. Es, en efecto, muy frecuente que límites de control  calculados aplicando las fórmulas estándar de los manuales que no se adaptan a la naturaleza de un  determinado proceso, se traduzcan en reiteradas falsas alarmas (el gráfico indica una salida de control a  pesar de que el proceso está realmente bajo control) que finalmente generan una falta de confianza en el  gráfico y su abandono.   Los gráficos de control tienen unas sencillas fórmulas que dependen de la media de las submuestras y de  estimaciones de la desviación típica, para lo que se suelen usar las medias de las desviaciones de cada  submuestra o las medias de los recorridos, en función de esto se obtienen las siguientes expresiones, en  las que los valores de las constantes están tabulados en función del tamaño de la submuestras.      LAS SIETE HERRAMIENTAS BÁSICAS DE LA CALIDAD    Existen Siete Herramientas Básicas que han sido ampliamente adoptadas en las actividades de mejora de  la Calidad y utilizadas como soporte para el análisis y solución de problemas operativos en los más  distintos contextos de una organización.   Así también para la industria existen controles o registros que podrían llamarse "herramientas para  asegurar la calidad de una fábrica", esta son las siguientes:    1. Hoja de control (Hoja de recogida de datos)   2. Histograma 

Elaboró:

 

33

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

3. Diagrama de Pareto   4. Diagrama de causa efecto (Ishikawa)  5. Estratificación (Análisis por Estratificación)   6. Diagrama de Scadter (Diagrama de Dispersión)   7. Gráfica de control     La experiencia de los especialistas en la aplicación de estos instrumentos o herramientas estadísticas  señala que bien aplicadas y utilizando un método estandarizado de solución de problemas pueden ser  capaces de resolver hasta el 95% de los problemas.   En la práctica estas herramientas requieren ser complementadas con otras técnicas cualitativas y no  cuantitativas como son:     • La lluvia de ideas (Brainstorming)   • La Encuesta   • La Entrevista   • Diagrama de Flujo   • Matriz de Selección de Problemas, etc.…     Las siete herramientas sirven para:     • Detectar problemas   • Delimitar el área problemática   • Estimar factores que probablemente provoquen el problema   • Determinar si el efecto tomado como problema es verdadero o no   • Prevenir errores debido a omisión, rapidez o descuido   • Confirmar los efectos de mejora   • Detectar desfases       DESARROLLO    Aplicación de “las 7 Herramientas Básicas de la Calidad” e interpretación de resultados.    Actividades de enseñanza aprendizaje:     Los alumnos en equipos investigarán previo a la clase (una herramienta por equipo), la  metodología de aplicación de las diferentes Herramientas Básicas de la Calidad.   En clase los alumnos con la guía del profesor analizaran la información teórica y comprenderán el  proceso de aplicación y obtención de resultados de cada herramienta básica de la calidad.   En un caso práctico se aplicara la metodología de cada Herramienta Básica de la Calidad.   Análisis, interpretación y discusión de resultados.   Entrega de reporte escrito que incluya: el desarrollo, cálculos, gráficas, obtención de resultados,  conclusiones y bibliografía, para la siguiente clase    BIBLIOGRAFÍA:  Norma ISO 9000, ISO 14000, ISO 18000, ISO 22000  Gutiérrez.H, Calidad Total y Productividad, Editorial Mc Graw Hill, México, ISBN 9789701013328  Gutiérrez. P., De La Vara S., Control Estadístico de la Calidad y Seis Sigma, Mc Graw Hill/Interamericana de  México, México 2009, ISBN 9701069129, 9789701069127 

Elaboró:

 

34

UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA ACADEMIA DE INGENIERIA CIVIL E INDUSTRIAL Manual de Laboratorio: METROLOGÍA

APENDICE

REGLAMENTO INTERNO DE LOS LABORATORIOS DEL DEPARTAMENTO DE BIOINGENIERIA

1) Para tener acceso al laboratorio en horas de clase y tiempo libre, es indispensable el uso de bata, material de trabajo y herramienta mínima necesaria. 2)

La tolerancia de entrada al laboratorio es de 10 min. Posteriormente se prohibirá el acceso.

3) Colocar las mochilas en los anaqueles correspondientes. Prohibido colocarlas en pasillos y mesas de trabajo. 4) Al inicio de la sesión de laboratorio se deberá revisar el correcto funcionamiento de los equipos electrónicos, reportando de inmediato cualquier anomalía a los profesores encargados del laboratorio. 5)

Prohibido fumar, consumir alimentos y bebidas en el interior del laboratorio.

6) No se permitirá la estancia de alumnos, sin que haya un profesor responsable en los laboratorios del departamento en horas fuera de las asignadas oficialmente. 7)

No se permiten visitas durante la sesión de trabajo y actitudes fuera de lugar.

8)

Prohibido escuchar música.

9)

Utilizar solo las puntas adecuadas para cada equipo de laboratorio.

10) Será responsabilidad de los usuarios cualquier daño a los equipos y la reparación de los mismos, causado por mal uso y negligencia en el manejo. 11) No se permite la salida de equipo de medición, herramientas y computadoras de los laboratorios del departamento. 12) El préstamo de material solo se realizará por el interesado mostrando la credencial oficial y vigente de UPIBI. No se aceptarán credenciales de otra índole. 13) Se multará cada vez que NO se devuelva el material prestado en un período máximo de dos días hábiles, entregando en cantidad, el doble del mismo. 14)

Al término de la sesión: -

Limpiar el lugar de trabajo y pizarrón. Apagar el equipo y los contactos múltiples. Colocar las sillas en su respectivo lugar. Cerrar las ventanas. No olvidar sus pertenencias.

Elaboró:

 

35

Get in touch

Social

© Copyright 2013 - 2024 MYDOKUMENT.COM - All rights reserved.