PROCESO DE CALIBRACI�N
para
PIES DE REY SCI D-02.02
1- OBJETO
El objeto del presente PROCESO DE CALIBRACI�N es
proporcionar a los Laboratorios acreditados, o a cualquier otro centro de medici�n que lo
utilice, una pauta para la calibraci�n de los pies de rey que les permita obtener
resultados trazables y homog�neos.
Sin embargo, el cumplimiento de este proceso de calibraci�n por parte
de los Laboratorios acreditados, debe entenderse en sentido amplio, atendiendo al dise�o
fundamental de los procedimientos indicados m�s que a los detalles concretos y
particulares. Por consiguiente, y aunque es admisible la introducci�n de modificaciones
que no alteren sustancialmente el proceso de calibraci�n, siempre que el laboratorio
acreditado justifique adecuadamente la trazabilidad y calidad de sus resultados.
Asimismo, este proceso de calibraci�n puede servir de gu�a b�sica
para desarrollar procedimientos espec�ficos para sondas microm�tricas situadas en salas
de metrologia industrial o procedimientos de verificaci�n para sondas microm�tricas
asignadas a medios de producci�n, al objeto de asegurar la trazabilidad metrol�gica de
los sistemas de calidad industrial.
2- CAMPO DE APLICACI�N
El presente PROCESO DE CALIBRACI�N es de aplicaci�n a los PIES DE
REY, numerados SCI D-02.02 en la CLASIFICACI�N DE INSTRUMENTOS DE METROLOG�A DIMENSIONAL
del SISTEMA DE CALIBRACI�N INDUSTRIAL (SCI) del Ministerio de Industria, Comercio y
Turismo [1].
En este documento van a ser considerados los instrumentos pies de rey
con divisi�n de escala de 0,01 y 0,05 mm y alcance igual o inferior a 1000 mm y los de
divisi�n de escala de 0,02 y 0,01 mm y de alcance m�ximo de 500 mm.
En todos los casos se hace referencia a instrumentos en los que la
lectura en el orden de magnitud de la la divisi�n de la escala se efect�a
anal�gicamente mediante un dispositivo de tipo nonio (figura 1), o sobre un indicador de
esfera. Tambi�n son objeto del presente documento los instrumentos pie de rey provistos
de mecanismo de ajuste fino por medio de tornillo de aproximaci�n (figura 2), y aquellos
en los que la lectura y su presentaci�n se realizan de forma digital. En ausencia de
procesos de calibraci�n espec�ficos, podr�n ser calibrados seg�n el procedimiento
contenido en este documento aquellos instrumentos de medida de longitudes, cuya
constituci�n o caracter�sticas puedan ser asimilables a las de los tipos de pies de rey
antes indicados.
Figura 1.- Pie de rey con juego de bocas �nico y lectura mediante
nonio.
Figura 2.- Pie de rey con juego de bocas �nico y mecanismo de ajuste
fino.
Figura 3.- Pie de rey con doble juego
de bocas ( una para exteriores y otra para interiores) y sonda de profundidad.
Figura 4.- Pie de rey con doble juego
de bocas (una para exteriores e interiores y otra para exteriores con palpadores de
cuchillo.
Figura 5.- Pie de rey digital.
Todos los instrumentos aqu�
considerados son instrumentos de medida de exteriores debiendo tener por ello, al menos,
un juego de bocas con palpadores apropiados a tal fin. Generalmente los pies de rey suelen
de ir provistos de palpadores para la medida de interiores, situados en el mismo juego de
bocas que los exteriores (figuras 1,2 y 4) o en otro par de bocas (figura 3). Cuando los
palpadores de interiores van dispuestos sobre las mismas bocas que los de exteriores, la
medici�n de interiores es de car�cter indirecto, ya que el resultado de la medida habr�
que restarle la longitud correspondiente al tama�o de dichos palpadores. En ocasiones los
pies de rey tienen el segundo juego de bocas adaptado exclusivamente a la medici�n de
exteriores y suelen tener palpadores de tipo cuchillo (figura 4).
En los pies de rey m�s peque�os, esto es, en los de alcance igual o
menor de 200 mm suele ser muy corriente la configuraci�n conocida como "pie de rey
universal" (figura 3), dotada de un juego de bocas con palpadores de exteriores de
tipo cuchillo; de un segundo juego de bocas con palpadores para interiores de tipo
cuchillo; y de una sonda para la medici�n de profundidades, alojada longitudinalmente en
el cuerpo del instrumento. Existen tambi�n pies de rey cuyas bocas tienen formas
especiales, a fin de posibilitar la medici�n de cotas limitadas por superficies no
f�cilmente accesibles, o con formas particulares.
3-
IDENTIFICACI�N.
Para poder ser objeto de
certificaci�n oficial, los instrumentos pies de rey han de estar marcados, de forma
permanente, con los siguientes datos como m�nimo:
MARCA
N�MERO DE SERIE
siendo recomendable que incluyan, adem�s:
DIVISI�N DE ESCALA
El marcado de la divisi�n de la escala podr� ser sustituido, en los
pies de rey con nonio, por el grabado de los valores en la escala del cursor.
Si el pie de rey, no lleva grabado la identificaci�n m�nima indicada,
el Laboratorio de Calibraci�n podr� exigir la grabaci�n de un identificador apropiado
como requisito para la emisi�n del Certificado Oficial de Calibraci�n.
4-
PROCEDIMIENTO DE CALIBRACI�N.
Verificaciones previas a la
calibraci�n.
Antes de proceder a efectuar la
calibraci�n de un pie de rey, se deber� realizar una inspecci�n visual del instrumento
a fin de comprobar el buen estado de los palpadores, del grabado de las escalas y del
ajuste entre partes m�viles.
Se sit�a el pie de rey sujeto de forma adecuada, en un proyector de
perfiles (SCI D-10.03 o SCI D-10.08), y se comprueba la rectitud de los distintos
palpadores y sonda de profundidad si la tiene, as� como el paralelismo entre palpadores.
Esta comprobaci�n se debe efectuar en distintos puntos del campo de medida del
instrumento.
En aquellos pies de rey que disponen de un juego de bocas �nico, para
la medida de exteriores e interiores (figuras 1 o 2), o con doble juego de bocas, una para
exteriores e interiores y otro para exteriores (figura 4). Hay que determinar adem�s el
incremento respecto a su nominal, de la constante de estos palpadores. Para ello se mide
la longitud Kp (figura 6), con una medidora horizontal de una coordenada SCI
D-02.04.
Figura 6.- Pie de rey con bocas
comunes para la medida de exteriores e interiores.
La diferencia m�xima admisible al
nominal (D Km�x), expresado en
fracciones de la divisi�n de escala del instrumento, debe ser el indicado en la tabla 1.
Divisi�n de
escala E (mm) |
0,1 |
0,05 |
0,02 |
0,01 |
| Incremento al
nominal D Km�x ( mm ) |
< |
< |
Tabla 1.- Diferencias m�ximas
admisibles al nominal, de la constante de los palpadores, en pies de rey con bocas comunes
para la medida de exteriores e interiores.
La calibraci�n debe de realizarse
en una sala de metrologia con temperatura controlada en 20 �
2� C.
Para calibrar el pie de rey, se deben calibrar los palpadores de
exteriores, los de interiores y la sonda, de acuerdo a lo que a continuaci�n se indica.
CALIBRACI�N
DE LOS PALPADORES DE EXTERIORES.
Para efectuar esta calibraci�n,
se necesitan los siguientes patrones:
Bloques patr�n longitudinales
(SCI D-01.02) calidad 2 o superior (7), o bien
Barras patr�n de extremos (SCI
D-01.05) (1).
La formaci�n de patrones por
adherencia de bloques patr�n longitudinales, se debe reducir al m�nimo, no se permite en
ning�n caso adherir m�s de cuatro bloques.
La longitud de un patr�n formado
por adherencia, es igual a la suma de las longitudes de los bloques adheridos. Por ejemplo
si se adhieren cuatro bloques de longitudes (Lo1, Lo2, Lo3,
y Lo4) la longitud del patr�n resultante Lo vendr� dada por la
ecuaci�n (1).
Lo = Lo1 + Lo2 + Lo3 + Lo4
(1)
Si las incertidumbres de todos los
bloques adheridos ( Io1 , Io2 , Io3 , Io4 )
tienen el mismo factor (K), la incertidumbre del patr�n resultante Io viene
dada por la ecuaci�n (2), para el mismo factor de incertidumbre.
Io = (2)
Los bloques patr�n longitudinales
o barras patr�n de extremos que se vayan a utilizar, se deben dejar estabilizar
t�rmicamente al menos durante quince minutos sobre una superficie met�lica, despu�s de
efectuada su limpieza. Para evitar que durante las manipulaciones necesarias para la
calibraci�n, se calientes en exceso, se deben coger con pinzas o guantes, dej�ndolos
sobre la superficie met�lica entre las sucesivas manipulaciones.
El n�mero de puntos de calibraci�n estar� comprendido entre 5 y 10,
su espaciamiento ser� aproximadamente uniforme y entre estos puntos estar�n comprendidos
el cero y el alcance o un valor pr�ximo al mismo.
En cada uno de los puntos de calibraci�n seleccionados se efectuar�
un m�nimo de cinco medidas (preferiblemente diez), reiteradas sobre el nominal
correspondiente.
Se procurar� que en las distintas reiteraciones efectuadas sobre un
patr�n, el contacto del instrumento con las caras de medida del mismo, se realice con
zonas diferentes de los palpadores.
Con las medidas realizadas, se obtiene una incertidumbre IE,
siguiendo el procedimiento que se indica en el punto 5.
CALIBRACI�N
DE LOS PALPADORES DE INTERIORES.
Para efectuar la calibraci�n, se
necesitan los siguientes patrones:
Bloques patr�n longitudinales
(SCI D-01.02) calidad 2, o superior (8)
Accesorios para bloques patr�n longitudinales (SCI D-01.03).
La calibraci�n de estos
palpadores, se realiza haciendo diez medidas reiteradas sobre un punto del campo de medida
del instrumento.
Para materializar el punto de
calibraci�n, se sit�a el bloque patr�n longitudinal, entre los accesorios, seg�n se
indica en la figura 7.
ACCESORIOS PARA BLOQUES
BLOQUE PATRON LONGITUDINAL
Se procurar� que en las distintas
reiteraciones efectuadas sobre el patr�n, el contacto del instrumento con las caras de
medida del mismo, se realice con zonas diferentes de los palpadores.
A partir de las diez medidas, se obtiene una incertidumbre Ii
siguiendo el procedimiento que se indica en el punto 5.
Si Ii < IE
no se realizan m�s medidas.
Si Ii > IE se realizan diez medidas
reiteradas, sobre otros dos puntos del campo del instrumento.
CALIBRACI�N
DE LA SONDA DE PROFUNDIDAD.
Para efectuar la calibraci�n, se
necesitan los siguientes patrones:
Bloques patr�n longitudinales (SCI D-01.02) calidad 2 o superior (8).
Mesa de planitud (SCI D-06.05).
La calibraci�n de la sonda, se realiza haciendo diez medidas
reiteradas sobre un punto del campo de medida del instrumento.
Para materializar el punto de calibraci�n, se sit�a el bloque patr�n
longitudinal, sobre la mesa de planitud, la medida se realiza entre la cara del bloque
opuesta a la de apoyo con la mesa, y la superficie de la misma.
Se procurar� que en las distintas reiteraciones efectuadas sobre un
patr�n, el contacto del instrumento con la mesa de planitud, se realice en las diversas
zonas de medida del bloque patr�n longitudinal y de la base de medida de la sonda
(extremo del pie de rey).
A partir de las diez medidas, se obtiene una incertidumbre Is,
siguiendo el procedimiento que se indica en el punto 5.
Si Is < IE
no se realizan m�s medidas.
Si Is > IE se realizan diez medidas
reiteradas, sobre otros dos puntos del campo del instrumento.
5- RESULTADOS DE LA CALIBRACI�N
5.1.- Resultados para los
palpadores de exteriores.
La calibraci�n de los
palpadores de exteriores se realiza sobre:
i = 1……..N puntos de
calibraci�n (N de 5 a 10, normalmente 10).
J = 1…….n medidas reiteradas sobre el mismo punto de
calibraci�n (n de 5 a 10, normalmente 10).
En cada punto de calibraci�n
se calcula la media aritm�tica y la desviaci�n t�pica de las medidas realizadas, de
acuerdo con las siguientes ecuaciones:
 (3)
 (4)
siendo:
 = resultado
de la medida j en el punto i.
 = media aritm�tica de las medidas
del punto de calibraci�n i.
 = desviaci�n t�pica de las
medidas del punto de calibraci�n i.
A continuaci�n se obtiene la correcci�n de calibraci�n en cada
punto, mediante la ecuaci�n:
 (5)
siendo:
 =
correcci�n de calibraci�n correspondiente al punto de calibraci�n i.
 = valor del patr�n en el punto de
calibraci�n.
A partir de estos datos se obtiene la incertidumbre (para k = 2) en
cada punto de calibraci�n, con la ecuaci�n siguiente:
 (6)
siendo:
 incertidumbre en el punto de
calibraci�n i, para k = 2.
 incertidumbre del patr�n para k =
3 en el punto de calibraci�n i.
Se toma como incertidumbre de los palpadores de
exteriores, la m�xima de las incertidumbres obtenidas con la ecuaci�n (6), redondeada
por exceso al valor de la divisi�n de escala m�s pr�ximo.
 m�x
(  ) (7)
siendo:
incertidumbre de los palpadores de exteriores para
k = 2.
Se considera que en el uso normal del instrumento,
se realiza una sola medida sin reiteraciones.
5.2.- Resultados para los palpadores
de interiores.
La calibraci�n de los palpadores de interiores se realiza sobre:
i = 1…N puntos de calibraci�n, en principio y hasta obtener la
primera incertidumbre para las medidas que se efect�en, N=1. Posteriormente, puede ser
N=3.
J = 1…….n medidas reiteradas sobre el mismo punto de
calibraci�n, n = 10.
Con las diez medidas realizadas se calcula la media aritm�tica y la
desviaci�n t�pica de las medidas realizadas, de acuerdo con las siguientes ecuaciones :
 (3)
 (4)
A continuaci�n se obtiene la correcci�n de calibraci�n en cada
punto, mediante la ecuaci�n:
 (5)
A partir de estos datos se obtiene la incertidumbre (para k = 2) en
cada punto de calibraci�n, con la ecuaci�n siguiente:
 (8)
siendo:
 incertidumbre en el punto de
calibraci�n i, para k = 2.
Esta se redondea por exceso al valor de la divisi�n de escala m�s
pr�ximo.
 
redondeada (9)
siendo:
 incertidumbre de los palpadores de
interiores para k = 2.
Si   no se realizan m�s medidas, dando por finalizada la
calibraci�n de los palpadores de interiores.
Si > se realizan diez medidas reiteradas sobre otros dos puntos
del campo del instrumento, calculando en cada uno su media y desviaci�n t�pica, con las
ecuaciones (3) y (4), y la incertidumbre mediante la ecuaci�n (8).
Se toma como incertidumbre de los palpadores de interiores, la m�xima de las
incertidumbres obtenidas con la ecuaci�n (6), redondeada por exceso al valor de la
divisi�n de escala m�s pr�ximo.
 m�x (  ) (7)
5.3.- Resultados
para la sonda de profundidad.
La calibraci�n de la sonda de
profundidad se realiza sobre:
i = 1…N puntos de calibraci�n, en principio y hasta obtener la
primera incertidumbre para las medidas que se efect�en, N=1. Posteriormente, puede ser
N=3.
J = 1…….n medidas reiteradas sobre el mismo punto de
calibraci�n, n = 10.
Con las diez medidas realizadas se calcula la media aritm�tica y la
desviaci�n t�pica de las medidas realizadas, de acuerdo con las siguientes ecuaciones :
 (3)
 (4)
A continuaci�n se obtiene la correcci�n de calibraci�n en cada
punto, mediante la ecuaci�n (5):
 (5)
A partir de estos datos se obtiene la incertidumbre (para k = 2) en
cada punto de calibraci�n, con la ecuaci�n siguiente:
 (11)
siendo:
 incertidumbre en el punto de
calibraci�n i, para k = 2.
Esta se redondea por exceso al valor de la divisi�n de escala m�s
pr�ximo.
  redondeada (12)
siendo:
 incertidumbre de la sonda de
profundidad para k = 2.
Esta se redondea por exceso al valor de la divisi�n de escala m�s
pr�ximo.
Si   no se realizan m�s medidas, dando por finalizada la
calibraci�n de los palpadores de interiores.
Si  > se realizan diez medidas reiteradas sobre otros dos puntos
del campo del instrumento, calculando en cada uno su media y desviaci�n t�pica, con las
ecuaciones (3) y (4), y la incertidumbre mediante la ecuaci�n (11).
Se toma como incertidumbre de la sonda de profundidad, la m�xima de las incertidumbres
obtenidas con la ecuaci�n (11), redondeada por exceso al valor de la divisi�n de escala
m�s pr�ximo.
 m�x (  ) (13)
5.4.-
INCERTIDUMBRE FINAL QUE SE ASIGNA AL PIE DE REY.
Una vez que se han calculado las
incertidumbres  , 
,  de acuerdo con las ecuaciones (7), (9 o 10) y (12 o
13) respectivamente, se asigna como incertidumbre del pie de rey, la m�xima de ellas,
para un factor de incertidumbre k=2.
 m�x ( , , ) (14)
6- CALIDADES.
Para todos los tipos de pie de rey
objeto de este documento, se establece una �nica calidad. Para poder asignar a un
instrumento pie de rey dicha calidad, deber� satisfacer las dos condiciones siguientes:
Ninguno de los resultados de las reiteraciones realizadas durante la
calibraci�n deber� estar m�s alejado de su nominal que el valor de la desviaci�n
m�xima admisible obtenida en la tabla 2.
| |
Divisi�n
de escala (mm) |
NOMINAL (mm) |
0,1 |
0.05 |
0.02 |
0.01 |
0 a 200 |
0,1 |
0,05 |
0,04 |
0,01 |
> 200 a 300 |
0,1 |
0,05 |
0,04 |
0,02 |
> 300 a 400 |
0,1 |
0,10 |
0,08 |
- |
> 400 a 500 |
0,1 |
0,10 |
0,08 |
- |
> 500 a 600 |
0,1 |
0,10 |
- |
- |
> 600 a 700 |
0,1 |
0,10 |
- |
- |
> 700 a 800 |
0,1 |
0,15 |
- |
- |
> 800 a 900 |
0,1 |
0,15 |
- |
- |
> 900 a 1000 |
0,1 |
0,15 |
- |
- |
Tabla 2.- Valores m�ximos
admisibles en mm, de las desviaciones al nominal en las medidas de calibraci�n.
Las desviaciones t�picas
obtenidas en la calibraci�n no deben superar los valores contenidos en la tabla 3.
| |
Divisi�n
de escala (mm) |
NOMINAL (mm) |
0,1 |
0.05 |
0.02 |
0.01 |
0 a 100 |
0,05 |
0,03 |
0,01 |
0,01 |
> 100 a 200 |
0,05 |
0,04 |
0,01 |
0,01 |
> 200 a 300 |
0,05 |
0,04 |
0,02 |
0,01 |
> 300 a 400 |
0,05 |
0,05 |
0,02 |
- |
> 400 a 500 |
0,05 |
0,05 |
0,03 |
- |
> 500 a 600 |
0,06 |
0,06 |
- |
- |
> 600 a 700 |
0,06 |
0,06 |
- |
- |
> 700 a 800 |
0,07 |
0,07 |
- |
- |
> 800 a 900 |
0,07 |
0,07 |
- |
- |
> 900 a 1000 |
0,08 |
0,08 |
- |
- |
Tabla 3.- Valores m�ximos
admisibles en mm, de las desviaci�n t�pica muestral de las medidas de calibraci�n.
7- PERIODOS DE
CALIBRACI�N.
El intervalo m�ximo entre dos
calibraciones sucesivas de los pies de rey se establece en dieciocho meses.
El periodo de calibraci�n indicado se refiere a Laboratorios de
Calibraci�n acreditados y, sometidos a inspecciones peri�dicas por otros
laboratorios superiores, sobre la forma en que aseguran su trazabilidad, los
m�todos de trabajo empleados y los certificados que emiten. En otros laboratorios o salas
de metrologia, con menores exigencias, se recomienda que dicho periodo sea de nueve meses.
Se aconseja que el periodo m�ximo entre calibraciones sucesivas, para
los pies de rey asignados a los medios de producci�n, se establezca en cuatro meses.
En todo caso, estos periodos son una mera recomendaci�n para el
usuario de los pies de rey, que ser� quien fijar� el valor que considere m�s oportuno y
que realmente se cumplir� , de acuerdo con los criterios que estime m�s convenientes.
Se advierte que los intervalos de recalibraci�n recomendados deber�an
tambi�n reducirse cuando se presente alguna de las circunstancias siguientes:
Elevada frecuencia de utilizaci�n.
condiciones de empleo desfavorables (personal no cualificado, ambientes
sucios, empleo al aire libra, etc. ).
Requisitos especiales de seguridad (Defensa, Sanidad, Justicia, etc.).
En todo caso, ha de procederse a
una recalibraci�n de los pies de rey, anulando su intervalo, cuando se haya efectuado una
reparaci�n como consecuencia de un fallo o cuando los resultados que se est�n obteniendo
hagan dudar al usuario del correcto estado de los mismos.
8- OBSERVACIONES.
La incertidumbre asignada al pie
de rey mediante el procedimiento del presente proceso de calibraci�n, y que se resume en
la expresi�n (16), se refiere a las condiciones de calibraci�n establecidas, siendo
responsabilidad del usuario evaluar las correspondientes correcciones e incrementar dicha
incertidumbre si el pie de rey se utiliza en condiciones diferentes a aquellas.
A este respecto hay que considerar el posible incremento de
incertidumbre originado por la propia indefinici�n del mensurando sobre el que se aplica
el pie de rey. Hay que tener en cuenta que la calibraci�n se ha realizado con unos
patrones que, al ser medidos con el pie de rey, materializan "la misma longitud"
dentro de la capacidad de resoluci�n del instrumento. Sin embargo, si el pie de rey as�
calibrado se emplea para estimar el valor de una cierta dimensi�n, por ejemplo la
profundidad de un taladro ciego en piezas con una apreciable desviaci�n de planitud en el
fondo del mismo, la evaluaci�n de su incertidumbre mediante el m�todo expuesto en el
presente proceso de calibraci�n resulta muy optimista.
La raz�n es que la incertidumbre en el resultado que introduce la
propia variabilidad de la pieza no est� considerada en las expresiones mencionadas. La
dificultad se puede salvar con un tratamiento estad�stico m�s complejo pero, en una
primera aproximaci�n puede ser suficiente la estimaci�n de la desviaci�n t�pica de
dicha variabilidad mediante la reiteraci�n de un cierto n�mero de medidas sobre las
piezas, por ejemplo veinte o treinta. Una vez estimado dicho valor, Sd, para
toda la serie de piezas, supuesta dentro de los l�mites de control estad�stico del
proceso de fabricaci�n, las expresiones (6), (8) y (11) deber�an incorporar este valor,
modific�ndose por las siguientes expresiones (6b), (8b) y (11b), respectivamente:
 (6b)
 (8b)
 (11b)
9- BIBLIOGRAFIA.
[1] "Clasificaci�n de
Instrumentos de Metrolog�a Dimensional" . Ministerio de Industria, Comercio y
Turismo, Direcci�n General de Pol�tica Tecnol�gica. Sistema de Calibraci�n Industrial,
2� Edici�n, Madrid,1992, 305 pag.
[2] ISO 3599: 1976 "Vernier callipers reading to 0.1 and 0,05
mm".
[3] ISO 6906: 1984 " Vernier callipers reading to 0,02 mm".
[4] BS 887: 1982 "Specification for precisi�n vernier
callipers".
[5] DIN 862: 1988"Vernier callipers requirements and
testing".
[6] NF E 11-091: 1990 "Instrument de mesure de longueur - Pieds a
coulisse".
[7] UNE 82-311-85: "Bloques patr�n", 1� Edici�n. De.AENOR.
Madrid 1985.
Ver m�s procesos
|
