Las llaves dinamometricas

La llave dinamométrica es un instrumento de medida para el control de los pares de apriete. Se trata de un instrumento de medida muy presente en los talleres metal-mecánicos y en las operaciones de mantenimiento y montaje industrial.

Las uniones mediante tornillos, que son las más utilizadas para un ensamblaje no definitivo. Deben soportar los esfuerzos más variados. Cuando hay que atornillar entre sí componentes sujetos a grandes esfuerzos, los tornillos deben garantizar una unión segura bajo las fuerzas que se producen. Es decir, deben estar dimensionados y ser apretados de una forma específica, para que, una vez montados, ejerzan una tensión previa superior a las fuerzas esperadas.

 

El procedimiento más utilizado para un apriete controlado, junto al del control del límite elástico y el ángulo de giro, es el procedimiento de apriete dinamométrico definido para esa unión atornillada.

El par de apriete debe superar las fuerzas de rozamiento que se producen en las zonas de contacto al apretar el tornillo. Hay que aplicar, además, las fuerzas necesarias para la deformación del tornillo y/o del material en el ámbito elástico. Cuanto menos influya el rozamiento, mayor será la tensión previa que puede alcanzarse con un mismo diámetro de tornillo y con la misma clase de resistencia.

Si las uniones atornilladas se aprietan con una herramienta simple, no es posible alcanzar una tensión previa definida. El par de apriete aplicado, y por lo tanto la tensión previa, puede variar mucho de usuario a usuario, condicionado por una sensación subjetiva muy distinta. Por lo general, los tornillos se aprietan demasiado. Si entonces un tornillo sufre una carga de régimen superior a su resistencia a la tracción, se
rompe. Por otro lado, los tornillos que no han sido suficientemente apretados albergan un elevado
potencial de peligro.

Un par de apriete definido sólo se puede lograr con una herramienta adecuada, como, por ejemplo, una llave dinamométrica o un destornillador dinamométrico.Las dinamométricas denominadas “de disparo” incluyen un mecanismo que limita la fuerza ejercida con la llave a un valor determinado. Alcanzado ese valor, la llave dinamométrica dispara el mecanismo no pudiendo ejercer más fuerza sobre ese valor.

Las llaves dinamométricas tienen un campo de aplicación muy variado. Se utilizan para medir, controlar o realizar pares de apriete en constante cambio o para la reproducción de un par de giro preestablecido. Debido a sus múltiples y heterogéneas posibilidades de aplicación, estos aparatos deben ser resistentes, fiables y de aplicación lo más universal posible.

Las llaves dinanométricas electrónicas están ganando en importancia, ya que la industria y los talleres requieren un nivel cada vez mayor de precisión y de documentación de las mediciones.
Estas herramientas permiten al usuario no sólo una precisión extraordinariamente alta, sino también la posibilidad de archivar los resultados para su posterior utilización. Para garantizar la necesaria precisión de estas herramientas, es necesario someterlas a una revisión periódica y aplicar un plan de calibración acorde a las necesidades y uso de la llave.

En la calibración de llaves dinamómetricas se revela que se trata de instrumentos con errores elevados (del orden del 5% FE) y repetibilidades con una dispersión elevada. Esto es debido a que su diseño y su propósito está orientado más a una herramienta que a un instrumento de medida.

La calibración de una llave dinamómetrica debe ser una operación planificada y sus resultados deben ser verificados conformes a un criterio de aceptación/rechazo preestablecido. Se utilizan patrones de par debidamente certificados y trazables al patrón nacional que se encuentra en el CEM o a otro patrón nacional, siempre que se encuentre en un sistema metrológico firmante de los Acuerdos Multilaterales de Reconocimiento (MLA). El resultado de la calibración dinamométricas se incluye en un certificado de calibración, el cual debe contener una serie de información mínima y cumplir una serie de condiciones para ser aceptado y reconocido.

Calibrar llaves dinamométricas es comparar la medida de un patrón de referencia trazable con la medida del mensurando. Al calibrar las llaves dinamométricas estamos aportando niveles de fiabilidad y seguridad en los procesos donde la medición resultante del uso del instrumento tenga lugar. Igualmente, al calibrar las llaves dinamométricas podremos generar los registros pertinentes para poder documentar un Sistema de Gestión de la Calidad y tomar las medidas oportunas para poder asegurar la calidad de los productos y servicios.

Exactitud no es lo mismo que precisión

La exactitud y la precisión son, junto con la incertidumbre, los conceptos más importantes en metrología, con significados diferentes y bien definidos, aunque en el lenguaje de calle se utilicen habitualmente como sinónimos. Así pues, una medición puede ser precisa y, al mismo tiempo, inexacta.

El Vocabulario Internacional de Metrología (VIM) define la precisión como la proximidad entre las indicaciones o valores medidos de un mismo mensurando, obtenidos en mediciones repetidas, bajo condiciones especificadas.

La precisión de una medida suele expresarse numéricamente mediante medidas de dispersión tales como la desviación típica o la varianza. Por ello, cuanto más estrecha sea la distribución de resultados, menor será la desviación típica de la misma y mayor la precisión de la medida. La precisión depende pues únicamente de la distribución de los resultados y no está relacionada con el valor convencionalmente “verdadero” de la medición.

Por su parte, la exactitud viene definida como la proximidad entre el valor medido y el valor “verdadero” del mensurando. Así pues, una medición es más exacta cuanto más pequeño es el error de medida.

Para más información ver el artículo  ¿Sabías que Exactitud no es lo mismo que Precisión?

Verificaciones metrológicas.

¿Qué es una verificación metrológica?

Es el conjunto de exámenes administrativos, visuales y técnicos que tienen por objeto comprobar y confirmar que un instrumento de medida en servicio mantiene desde su última verificación las características metrológicas que le sean de aplicación, en especial en lo referente a los errores máximos permitidos, así como que funcione conforme a su diseño y sea conforme a su reglamentación específica y, en su caso, al diseño o modelo aprobado.

¿Quién está obligado a solicitar la verificación metrológica?

Quienes utilicen o posean, a título de propiedad, arrendamiento financiero u otras fórmulas financieras semejantes, un instrumento de medida en servicio están obligados a solicitar su verificación metrológica cuando así se establezca por orden ministerial específica promulgada para cada tipo de instrumento.

En el caso de instrumentos de medida que tengan un uso itinerante, la solicitud se presentará ante la Administración pública competente donde esté situado el domicilio fiscal del sujeto obligado.

¿Cuándo se debe solicitar la verificación periódica?

Los titulares o poseedores de los instrumentos de medida sujetos a la fase de verificación metrológica deberán solicitar la verificación periódica antes de que finalice el plazo de validez de la anterior verificación periódica.

El plazo de validez de la verificación periódica es distinto para cada tipo de instrumento de medida, y viene indicado en la orden ministerial que específicamente regula la fase de su verificación metrológica. 

¿Qué es una verificación después de reparación o modificación?

Es el conjunto de exámenes administrativos, visuales y técnicos que pueden ser realizados en un laboratorio o en el lugar de uso, que tienen por objeto comprobar y confirmar que un instrumento de medida en servicio mantiene, después de una reparación o modificación que requiera rotura de precintos, las características metrológicas que le sean de aplicación, en especial en lo referente a los errores máximos permitidos, así como que funcione conforme a su diseño y sea conforme a su reglamentación específica y, en su caso, al diseño o modelo aprobado.

¿Quién puede realizar la reparación o modificación de un instrumento sometido a control metrológico?

La reparación o modificación de los instrumentos sometidos a control metrológico del Estado sólo puede ser realizada por persona o entidad inscrita como reparador en el Registro de Control Metrológico, de acuerdo con los requisitos establecidos en la legislación vigente.

Todas las actuaciones realizadas por un reparador autorizado estarán documentadas en un parte de trabajo en formato díptico autocopiativo, cuya primera hoja quedará en poder de la entidad reparadora y la segunda, en poder del titular o poseedor del instrumento. En él se anotará la naturaleza de la reparación, la fecha de la actuación, el número de identificación del reparador autorizado, la identificación de la persona que ha realizado la reparación o modificación, su firma y el sello de la entidad reparadora. 

¿Cuándo se debe solicitar la verificación después de reparación o modificación?

El titular o poseedor de un instrumento de medida que ha sido sometido a una reparación o modificación que haya requerido rotura de precintos, debe solicitar la verificación del mismo antes de su puesta en servicio.

¿Qué ocurre cuando no se supera la verificación metrológica?

Cuando el instrumento no supere la verificación, en cualquiera de sus modalidades, debe ser puesto fuera de servicio hasta que se subsane la deficiencia que ha impedido la superación.

Se hace constar esta circunstancia mediante una etiqueta de inhabilitación de uso, especificando en la misma el tipo de instrumento de que se trate y la calificación FUERA DE SERVICIO en letra mayúscula en negro sobre fondo rojo. También figurará la entidad verificadora, su número de identificación y la fecha en que se realizó el control que dió lugar a la inhabilitación para el servicio.

En el caso de que dicha deficiencia no se subsane se adoptarán las medidas oportunas para garantizar que el instrumento de medida sea retirado definitivamente del servicio. 

La evaluación de conformidad

Por evaluación de la conformidad se entiende la actividad que permite determinar si un producto, proceso, sistema, persona u organismo, cumple con las normas y los requisitos que le son de aplicación. La norma UNE-EN ISO/IEC 17000:2004 [2] define los términos y conceptos generales relativos a la evaluación de la conformidad, incluyendo la acreditación de los organismos evaluadores de la conformidad y la utilización de la evaluación de la conformidad como herramienta para facilitar las transacciones comerciales.

La determinación de que un producto cumple los requisitos aplicables se basa en la medición como principal fuente de información. La norma ISO 10576-1:2003 [3] establece directrices para verificar la conformidad respecto a límites especificados en la medición de una magnitud, mediante comparación del intervalo de incertidumbre (o de cobertura) con el intervalo de tolerancia permitido.

El documento JCGM 106, Evaluation of measurement data — The role of measurement uncertainty in conformity assessment [4], extiende este enfoque para incluir explícitamente los riesgos y desarrolla procedimientos generales para decidir sobre la conformidad, basándose en los resultados de medida, reconociendo el importante papel que juegan las distribuciones de probabilidad a la hora de expresar la incertidumbre y la información, siempre incompleta, de que se dispone.

La evaluación de la incertidumbre de medida se realiza aplicando la Guía para la expresión de la incertidumbre de medida (GUM) y sus respectivos suplementos, JCGM 101 [5], JCGM 102 [6] y JCGM 103 [7], asumiendo que la magnitud de interés, el mensurando, ha sido medida y expresada en forma compatible con los principios descritos en la GUM y que se han aplicado todas las correcciones necesarias para compensar los errores sistemáticos reconocidos como tales.

En la evaluación de la conformidad, la medición se realiza para decidir si un elemento de interés (pesa patrón, termómetro, amperímetro digital o muestra de una sustancia) es conforme con un requisito especificado. El requisito suele consistir en un límite (máximo o mínimo) o dos límites de tolerancia que definen el intervalo de valores permitidos para la característica del elemento.

Si el resultado y obtenido durante la medida de la característica del elemento pertenece al intervalo de valores permitidos (intervalo de tolerancia), el elemento resulta conforme, no siéndolo en caso contrario. Pero en la práctica, las cosas no son tan sencillas, debido a la existencia de la incertidumbre de medida, que es inherente a la medición. Por ello, la decisión acerca de si el elemento es o no conforme también llevará aparejada una cierta incertidumbre. En la práctica, a lo máximo que podría llegarse es a cuantificar la probabilidad p_c de que, apoyándose en el resultado de medida obtenido, el elemento sea o no conforme.

Si la probabilidad p_c es suficientemente elevada (habitualmente es así cuando supera el 95 %) el elemento se podría considerar conforme. En la figura 2 se muestran tres diferentes ejemplos correspondientes a la medida del diámetro de un taladro para el cual se ha establecido un límite de tolerancia inferior T_I = 9,9 mm y un límite de tolerancia superior T_S = 10,1 mm. Obsérvese la gran influencia de la incertidumbre sobre la posibilidad o no de declarar conforme al elemento analizado. En azul se ha marcado el intervalo de tolerancia [ T_I, T_S ], en verde la parte de la función de densidad de probabilidad que pertenece al intervalo de tolerancia y en rojo aquella otra parte que queda fuera del intervalo.

En la figura 2 (a) se ha representado un resultado de medida que resulta coincidir con el centro del intervalo de tolerancia. Desde este punto de vista, parecería un muy buen resultado y, quizá, podría pensarse en declarar al taladro conforme con su especificación. Ahora bien, su incertidumbre de medida (U = 0,20 mm) es elevada en relación con la longitud del intervalo de tolerancia. Por ello, a pesar de coincidir el resultado con el centro del intervalo de tolerancia la probabilidad p_c de que el elemento sea conforme no es muy alta (únicamente un 68,27 % lo que equivale a decir que existe una probabilidad del 31,63 % de que elemento no cumpla la especificación). 

En la figura 2 (b) se ha representado un resultado y = 9,92 mm que se encuentra muy cerca del límite inferior T_I = 9,9 mm. A primera vista parecería que este resultado es peor que el representado en la figura 2 (a). Sin embargo su incertidumbres ahora mucho menor (U = 0,02 mm). Gracias a esta baja incertidumbre la probabilidad P_c de que el elemento sea conforme es muy alta (un 97,72 %) lo que permitiría declarar al taladro conforme con su especificación.

En la figura 2 (c) aparece representado un resultado y = 9,88 mm que también se encuentra muy cerca del límite inferior T_I = 9,9 mm, pero ahora por debajo de él. A pesar de la cercanía con T_I = 9,9 mm y gracias a la baja incertidumbre sería posible declarar a este taladro no conforme con su especificación. En efecto, la probabilidad pc de que el elemento sea conforme es muy baja (un 2,28 %) lo que equivale a decir que la probabilidad de que el elemento sea no conforme es muy alta (100 % - 2,18 % = 97,72 %).

Evidentemente, el proceso anteriormente descrito (cálculo de una integral para la determinación de la probabilidad p_c) no es de aplicación a la toma de decisiones en entornos industriales. En dichos entornos es necesario implementar un procedimiento mucho mas simple como el que a continuación se detalla.

 

Según la figura superior, el valor verdadero del parámetro a verificar de un producto debe encontrarse dentro del intervalo de tolerancia definido por los límites inferior y superior de ésta (T_I , T_S). Sin embargo, el producto únicamente se declarará conforme con sus especificaciones si el valor y resultado de la medida de dicho parámetro se halla dentro de un intervalo de aceptación (inferior al de tolerancia, por causa de la incertidumbre de medida), definido por los límites de aceptación (A_I, A_S), rechazándose en caso contrario [8]. Este intervalo de aceptación se denomina zona de conformidad.

La zona de conformidad se obtiene reduciendo el intervalo de tolerancia especificado en el valor de la incertidumbre en cada extremo. Para aplicar este criterio, el intervalo de cobertura (también llamado intervalo de incertidumbre) debe ser varias veces inferior al de tolerancia. De otra forma, la aplicación de este procedimiento supondría el rechazo de muchos valores dudosos que, en realidad, serían admisibles.

Se observa pues que cuanto menor sea la incertidumbre de medida, mayor será la zona de conformidad (figura 4). Solo si el sistema de medida fuera totalmente exacto y las magnitudes de influencia estuvieran estrictamente controladas, todas las decisiones de conformidad serían correctas y los riesgos serían nulos. Pero cualquier incremento de la incertidumbre de medida incrementa a su vez la probabilidad de tomar una decisión incorrecta (declarar al producto conforme cuando no lo es o declararlo no conforme cuando realmente si lo es), siendo dicha probabilidad tanto mayor cuanto más cerca estén los valores medidos de los límites del intervalo de tolerancia.

Lo ideal sería que la relación entre las longitudes del intervalo de tolerancia (T) y del intervalo de cobertura (2U, también llamado intervalo de incertidumbre) alcanzara un valor cercano a diez [8]. Valores mas altos supondrían aumentos exponenciales en el coste económico ligado a la realización de las medidas.

Las crecientes exigencias de calidad imponen la utilización de tolerancias cada vez más pequeñas y con frecuencia hay que trabajar con relaciones T/2U inferiores a diez. Sin embargo, valores de esta relación tolerancia/incertidumbre inferiores a tres [8] supondrían que la reducción en la longitud del intervalo de aceptación sería muy alta (la situación límite es cuando T/2U = 1 en cuyo caso la longitud de la zona de aceptación se reduce a cero), dando lugar al rechazo de un número elevado de productos que realmente serían conformes con especificaciones.

En las fabricaciones industriales habituales es relativamente fácil de lograr una buena relación T/2U. Sin embargo, existen campos, como el de la microelectrónica y las nanotecnologías, donde lo habitual es tener relaciones T/2U inferiores a tres. Esto indica que los métodos de medida que se están utilizando no han alcanzado aún el nivel de desarrollo requerido para poder para analizar correctamente la conformidad de los productos con las tolerancias especificadas ya que poseen aún una excesiva incertidumbre. Este hecho ha constituido el cuello de botella para el desarrollo de la fabricación a gran escala en los campos mencionados, siendo el de la microelectrónica el primero en mejorar sus métodos. En la actualidad es en la nanotecnología donde se está trabajando intensamente para mejorar las técnicas de medición y hacerlas comparables entre sí, reduciendo al mismo tiempo las incertidumbres de medida.

Pero no solo la incertidumbre influye, también la naturaleza del proceso productivo lo hace. Si el proceso produce elementos cuya propiedad de interés está muy centrada entre los límites de tolerancia, existe una menor probabilidad de tomar decisiones incorrectas. Por contra, si el proceso produce elementos con propiedades probabilísticamente cercanas a los límites de tolerancia, las incertidumbres asociadas a las mediciones entran en juego [4] siendo su importancia mucho mayor.

Fuente de origen: http://www.e-medida.es

La Metrología, motor de innovación tecnológica y desarrollo industrial

La metrología, definida como ciencia que se ocupa de las medidas, es una disciplina situada horizontalmente en la base del conocimiento, que juega un papel primordial en campos tales como la investigación y el desarrollo, la fabricación industrial, la medicina, las telecomunicaciones, el comercio, etc. El progreso de la ciencia siempre ha estado íntimamente ligado a los avances en la capacidad de medición.

En este artículo se presenta una visión de la evolución en paralelo de ciencia y metrología, las actuales necesidades de la sociedad en materia metrológica y sus retos futuros. También se analiza el papel de la metrología en la I+D y su impacto en el desarrollo industrial y económico de los países.

Para mas información ver: "La Metrología, motor de innovación tecnológica y desarrollo industrial"

CÁLCULO DE LÍMITES DE CONTROL PARA CALIBRES LISOS

Aplicando la norma UNE 4033-1983 “Tolerancias de fabricación y desgaste de calibres”, vamos ha realizar el cálculo de los límites: superior, inferior y de desgaste de un tampón liso P-NP.

TAMPÓN LISO P-NP

Diámetro Nominal =20 mm

ToleranciaSup=0,06 mm

ToleranciaInf=-0.01 mm

T=TSup-TInf=0.07 mm

 Atendiendo a la figura anterior:

LIMITES PASA:                        (K+z)± H/2

LIMITES NO PASA:                  G ± H/2

LIMITE DE DESGASTE            K-y

DATOS PARA EL CÁLCULO

K= D – Tinf = 20 – 0.01 = 19.99 mm

z= (Tabla 2 UNE 4033)

H = (Utilizando Tablas 1 y 2 de la UNE 4033)

y= (Tabla 2 UNE 4033)

G= D + TSup = 20 + 0.06 = 20.06 mm

Como T=70 micras, seleccionamos una calidad de tolerancia IT 10 de donde obtenemos:

z = 0.009 mm

y = 0 mm

Para obtener H tendremos que mirar en la tabla 1 de dicha norma donde atendiendo a la calidad de tolerancia (IT 10) obtendremos el valor de H en la tabla 2. (H=0.004 mm)

Sustituyendo los valores en las expresiones anteriormente indicadas, obtenemos los valores de los límites para los lados pasa y no pasa y además el límite de máximo desgaste del tampón.

LIMITES LADO PASA:

            LIMITE INFERIOR:                (K+z) - H/2=  (19.99+0.009)-0.002 =19.997 mm

LIMITE SUPERIOR:               (K+z) + H/2=  (19.99+0.009)+0.002 =20.001 mm

LIMITES LADO NO PASA:

            LIMITE INFERIOR:                (G) - H/2=  (20.06)-0.002 =20.058 mm

LIMITE SUPERIOR:               (G) + H/2=  (20.06)+0.002 =20.062 mm

LIMITE DE DESGASTE:           (K-y) =  (19.99-0) =19.99 mm

NOTA: Este procedimiento varia dependiendo del tipo de calibre liso, como en el caso de anillos lisos o calibres herraduras.

Con nuestra aplicación Calibro, estos límites se obtienen de forma rápida y sencilla solamente indicando tipo de calibre liso, su diámetro nominal y las tolerancias inferior y superior. (Como puede verse en la figura siguiente)

Para más información sobre nuestras aplicaciones ir a  www.procalmetsl.es

Calibración de un pie de rey

NOTA: Al realizar las reiteraciones en un punto es conveniente ir cambiando la posición de la medida a lo largo del bloque patron.