Metrología y Ensayos de Materiales: Conceptos y Aplicaciones en la Fabricación Industrial

1. Diferencia entre Medida Nominal y Tolerancia

La tolerancia se define como la diferencia entre las medidas máxima y mínima permitidas en una pieza. La medida nominal, por otro lado, es el valor de la dimensión especificado en el plano o diseño.

2. Formas de Expresar una Tolerancia

La tolerancia se puede expresar de dos maneras principales:

• Simbólicamente: Utilizando letras y números, como H7.
• Numéricamente: Indicando la desviación permitida, como +0,007.

3. Aporte de la Estadística en la Fabricación Industrial

La estadística proporciona un conjunto de herramientas esenciales en la fabricación industrial. Estas herramientas permiten:

• Detectar errores de medida.
• Reducir la influencia de los errores en el resultado final.
• Controlar el proceso de fabricación para asegurar la calidad.

4. Esquema de Errores en una Medición

En una medición, podemos encontrar diferentes tipos de errores:

• Medición:
  • Error absoluto
  • Error relativo
• Errores de medida:
  • Eventuales: Causas fortuitas e imprevisibles.
  • Sistemáticos:
    • Instrumento
    • Pieza
    • Ambiente
    • Operario

5. Diferencia entre Frecuencia Absoluta y Frecuencia Relativa

La frecuencia absoluta es el número de veces que se repite un dato específico en un conjunto de datos. La frecuencia relativa es el cociente entre la frecuencia absoluta de un dato y el número total de elementos en el conjunto.

6. Medidas Centrales de Sobreposición

Las medidas centrales de sobreposición, también conocidas como medidas de tendencia central, informan sobre la tendencia del fenómeno estudiado hacia un comportamiento determinado. Ejemplos comunes son la media, la mediana y la moda.

7. Medidas de Dispersión: Definición y Tipos

Las medidas de dispersión proporcionan información sobre cómo se distribuyen los datos alrededor de las medidas de centralización. Las principales medidas de dispersión son:

• Recorrido
• Desviación media
• Varianza
• Desviación típica

8. Razones por las que no se Puede Construir una Pieza Exactamente

Existen diversas razones que impiden la construcción de una pieza con dimensiones perfectas:

• Errores e incertidumbres del aparato de medida.
• Errores e incertidumbres debidas al operario.
• Errores debidos a deformaciones mecánicas.
• Errores debidos a dilataciones térmicas.
• Errores debidos a la falta de precisión de la máquina.

9. Diámetro Nominal de un Eje

El diámetro nominal de un eje es el valor indicado en el dibujo o plano para una medida determinada. Esta medida fija la posición de la línea de referencia (LR).

10. Ventajas de la Fabricación con Tolerancias

La fabricación con tolerancias ofrece varias ventajas:

• Permite la intercambiabilidad de piezas.
• Facilita la construcción independiente de las piezas que componen un ajuste.
• No depende de la habilidad del operario para lograr la calidad del ajuste.
• Es el procedimiento más económico para la fabricación.

11. Propiedades de Plasticidad de un Metal

La plasticidad es la aptitud que tienen algunos materiales sólidos de adquirir deformaciones permanentes, bajo la acción de una presión o fuerza exterior, sin que se produzca rotura.

12. Tenacidad y Dureza de un Metal

• Tenacidad: Capacidad de un material para soportar esfuerzos bruscos sin deformarse ni romperse.
• Dureza: Resistencia que un metal opone a la penetración y a ser rayado.

13. Diferencia entre Elasticidad y Fragilidad

• Elasticidad: Propiedad de los materiales para recuperar su forma y dimensiones originales cuando cesa el esfuerzo que había determinado su deformación.
• Fragilidad: Tendencia de un material a romperse fácilmente por la acción de un choque.

14. Finalidad de los Ensayos Mecánicos

Los ensayos mecánicos tienen como finalidad conocer las propiedades mecánicas de los metales para determinar sus posibilidades de utilización en diferentes aplicaciones.

15. Ensayo que Determina la Tenacidad y Elasticidad

El ensayo de tracción es el ensayo que proporciona información sobre la tenacidad y elasticidad de un metal.

16. Ensayos Tecnológicos

Los ensayos tecnológicos permiten poner de manifiesto las características de plasticidad que posee un material para proceder a su forja, doblado, embutido, etc.

17. Realización del Ensayo de Tracción

El ensayo de tracción consiste en someter una probeta de dimensiones normalizadas a un esfuerzo de tracción progresivamente creciente, actuando sobre el eje de la probeta, hasta producir su rotura. Esto permite obtener resultados comparables.

18. Curva Obtenida en un Ensayo de Tracción

En la curva obtenida en un ensayo de tracción, se identifican los siguientes puntos:

• E1: Límite de proporcionalidad.
• E2: Límite de elasticidad.
• R: Estricción. Punto de rotura.

Zonas:

• E1 - E2: El alargamiento deja de ser proporcional a las cargas.
• E2 - R: Los alargamientos son más grandes que las cargas, midiendo las deformaciones.

19. Medición de la Dureza de un Material

La dureza de un material se puede medir mediante:

• Ensayo de dureza: Se evalúa la resistencia que oponen los cuerpos a ser penetrados por otros más duros.
• Reacción elástica: Se analiza la reacción elástica de los cuerpos ensayados al dejar caer sobre ellos un material duro desde una altura determinada.

20. Método Brinell para Medir la Dureza

El método Brinell consiste en ejercer una presión F (generalmente 3000 kg) sobre una bola de acero, colocada sobre la pieza a ensayar. La bola penetrará en el material y, una vez retirada, dejará una huella tanto mayor cuanto menor sea la dureza del material ensayado.

21. Diferencia entre los Métodos Rockwell C y Rockwell B

La diferencia principal entre los métodos Rockwell C y Rockwell B radica en los elementos que ejercen la fuerza:

• Rockwell C: Utiliza un cono de diamante con un ángulo de 120º.
• Rockwell B: Utiliza una bola de acero.

22. Análisis de Mediciones de una Broca

Se han realizado varias mediciones del diámetro de una broca, obteniendo un valor de 4.90 mm en una de ellas. Esta medida es la más alejada del valor nominal esperado (5.00 mm). La causa más probable de esta desviación es una medición incorrecta o la presencia de suciedad en la broca o en el instrumento de medición. Se trata de un error eventual, ya que su causa es fortuita e imprevisible. La mejor manera de corregir este tipo de errores es tomar varias mediciones y calcular el promedio. El diámetro verdadero de la broca es probablemente 5.00 mm, ya que esta es la medida a la que más se acercan la mayoría de las mediciones.