Instrumentos de medición en el taller: cuál usar y cómo leerlo

¿Qué son los instrumentos de medición y cómo se clasifican?

Un instrumento de medición es cualquier aparato que compara una magnitud de la pieza con una unidad conocida. En el taller casi todo es longitud: diámetros, largos, profundidades, alturas. Detrás vienen los ángulos y la forma (redondez, planitud, paralelismo). La rama de la ingeniería que estudia esto se llama metrología dimensional.

Hay tres formas útiles de clasificarlos:

• Directos o indirectos. Un instrumento directo da el valor completo en su escala, como el vernier o el micrómetro. Uno indirecto, como el indicador de carátula, solo dice cuánto se aparta la pieza de una referencia que usted fijó antes con un patrón.
• Graduados o fijos. Los graduados tienen escala y dan un número. Los fijos (calibres pasa/no pasa, galgas de radios, galgas de espesores) materializan un límite: la pieza entra o no entra.
• Por lo que miden. Longitud, ángulo, forma y acabado superficial. El acabado se mide con rugosímetro y tiene su propia lógica; aquí nos quedamos con longitud y ángulo.

La clasificación importa por una razón práctica: un instrumento indirecto o fijo nunca es mejor que el patrón con el que se ajustó. Por eso los bloques patrón y la calibración aparecen más abajo, aunque nadie los use para medir una pieza en la línea.

Tipos de instrumentos de medición: ¿qué mide cada uno y con qué resolución?

La tabla resume los diez instrumentos de la lista. La resolución es la división más pequeña que se puede leer en la escala o en la pantalla. Es el valor típico de los modelos comunes; el de su instrumento viene grabado en el cuerpo o en su ficha.

Dos aclaraciones que suelen confundir a quien empieza. Primero, «vernier», «pie de rey» y «calibrador» se usan como sinónimos en México; el nonio es la escala corrediza que da la fracción. Segundo, que un calibrador digital muestre 0.01 mm en la pantalla no quiere decir que mida con esa exactitud. Lo explicamos en la sección de la regla 10:1.

¿Cómo se lee un vernier?

El calibrador vernier tiene cuatro formas de medir con la misma herramienta: las puntas grandes miden exteriores, las puntas pequeñas de arriba miden interiores, la varilla que sale por atrás mide profundidad y el escalón entre la regla y el cursor mide alturas de escalón. La lectura es igual en los cuatro casos.

El truco del nonio es que sus divisiones son un poco más cortas que las de la regla. En un nonio de 0.02 mm hay 50 divisiones que ocupan 49 mm, así que cada una mide 0.98 mm y la diferencia con la regla es de 0.02 mm. Solo una raya del nonio coincide con una raya de la regla, y esa raya dice cuántas veces 0.02 mm hay que sumar.

1. Cierre las puntas y revise que el cero del nonio coincida con el cero de la regla. Si no coincide, limpie las puntas antes de culpar al instrumento.
2. Coloque la pieza al fondo de las puntas, cerca de la regla, y cierre con presión ligera y pareja. No apriete como si fuera una prensa.
3. Lea los milímetros enteros en la regla fija, a la izquierda del cero del nonio.
4. Busque la raya del nonio que coincide mejor con una raya de la regla. Mire de frente, no de lado.
5. Multiplique el número de esa raya por la resolución grabada en el nonio (0.05 o 0.02 mm) y súmelo a los enteros.

Ejemplo: el cero del nonio quedó pasando la raya de 23 mm y la raya 7 del nonio es la que coincide. Con un nonio de 0.02 mm, la medida es 23 + 7 × 0.02 = 23.14 mm.

Vernier en pulgadas

Muchos calibradores traen escala en milímetros abajo y en pulgadas arriba. En el lado de pulgadas, la regla está dividida en 0.025 in y el nonio de 25 divisiones lee 0.001 in. Se lee igual: pulgadas y décimas en la regla, más las divisiones de 0.025 in que pasaron, más la raya del nonio que coincide en milésimas. Si trabaja con planos en pulgadas, el conversor de milímetros a pulgadas evita errores de redondeo.

¿Qué cambia en un calibrador de carátula o digital?

En el de carátula, la regla da los milímetros y una aguja da la fracción, normalmente a 0.02 o 0.01 mm. En el digital, la pantalla da todo el número. Los dos se leen más rápido y con menos error de paralaje, pero el principio mecánico es el mismo: el cursor se desliza sobre la regla, y si las puntas están gastadas o la pieza no entra al fondo, la pantalla mostrará un número equivocado con mucha seguridad.

¿Cómo se lee un micrómetro?

El micrómetro mide con un tornillo. El husillo métrico avanza 0.5 mm por cada vuelta del tambor, y el tambor está dividido en 50 rayas. Por eso cada raya vale 0.5 ÷ 50 = 0.01 mm. Además, la pieza queda alineada con el eje del husillo, lo que elimina un error que el vernier sí tiene (lo vemos en errores de medición).

1. Limpie las caras del tope y del husillo, ciérrelas con el trinquete y verifique que el tambor marque cero. Si el micrómetro es de 25 a 50 mm o mayor, use la barra patrón que viene en el estuche.
2. Abra un poco más que la pieza, colóquela entre las caras y acerque el husillo girando el tambor.
3. Para los últimos giros use el trinquete o el tambor de fricción hasta que patine dos o tres veces. Así todas las lecturas se toman con la misma fuerza.
4. En el cilindro lea los milímetros enteros. Si ya se ve la raya de medio milímetro (la que está debajo de la línea), sume 0.5 mm.
5. Lea la raya del tambor que queda sobre la línea del cilindro y súmela en centésimas.

Ejemplo: en el cilindro se ven 7 mm y también la raya de medio milímetro, o sea 7.5 mm. En el tambor, la raya 28 queda sobre la línea. La medida es 7.5 + 28 × 0.01 = 7.78 mm.

El trinquete y la fuerza de medición

Un micrómetro apretado a mano puede leer de menos varias micras, porque el arco se flexiona y la pieza se aplasta un poco. El trinquete existe para que la fuerza sea siempre la misma, sin importar quién mida. Si dos personas miden la misma pieza y no coinciden, lo primero que hay que revisar es si los dos usaron el trinquete.

Micrómetro de 0.001 mm

Para leer milésimas, el cilindro trae un nonio de 10 rayas paralelas a la línea de lectura. Primero se lee igual que uno de centésimas; luego se busca cuál de esas 10 rayas coincide con una raya del tambor, y ese número se suma en milésimas. Es lo que muestra la última fila de la tabla 2. Los micrómetros digitales hacen esa cuenta solos.

¿Cuándo se compara en vez de medir? Indicadores, calibres pasa/no pasa y bloques patrón

Indicador de carátula y de palanca

El indicador no da la medida de la pieza: da la diferencia contra algo que usted fijó en cero. Por eso se usa para preguntas del tipo «¿cuánto bambolea?» o «¿está paralela?». En el torno sirve para centrar una pieza en un chuck de cuatro mordazas o revisar el descentrado de una flecha; en la fresadora, para alinear la prensa y encontrar el centro de un barreno con el indicador de palanca. La preparación de la máquina con indicador está explicada en Aprender: medición.

Calibres pasa/no pasa

Un calibre pasa/no pasa tiene dos lados fabricados exactamente en los límites de la tolerancia. Si el lado «pasa» entra y el lado «no pasa» no entra, la pieza está bien. No hay número que leer ni que interpretar, y por eso es lo más rápido en producción, sobre todo en roscas, donde medir el diámetro de paso con instrumento es lento. El tema de roscas (calibres, anillos, tapones y método de tres alambres) tiene su propia guía: medición de roscas. Los verificadores de rosca que surte AHNSA están en el catálogo de verificadores de rosca pasa/no pasa, por ejemplo el tapón OSG 0068H002.

Bloques patrón

Los bloques patrón son piezas de acero o cerámica con dos caras planas y paralelas a una distancia muy precisa. Se combinan («se adhieren» deslizándolos uno sobre otro) para formar casi cualquier medida, y sirven para poner en cero un indicador, verificar un micrómetro o ajustar un calibrador de altura. Su exactitud se clasifica por grados en la norma ISO 3650; el grado que necesita depende de qué vaya a verificar con ellos.

¿Qué instrumento uso para cada tolerancia? La regla 10:1

La regla práctica del taller dice que el instrumento debe resolver al menos diez veces más fino que el campo total de tolerancia. El campo total es la distancia entre el límite superior y el inferior: una cota de 25 ± 0.05 mm tiene un campo de 0.10 mm, así que pide un instrumento de 0.01 mm o mejor.

La regla viene de la inspección militar estadounidense (MIL-STD-120) y fabricantes de metrología como Mahr la siguen recomendando como punto de partida. Las normas actuales de calibración hablan de incertidumbre, no de resolución, y aceptan relaciones de 4:1 (ANSI/NCSL Z540.3). Para elegir instrumento en el piso, el 10:1 sigue siendo la forma más rápida de no equivocarse.

Resolución, exactitud y repetibilidad no son lo mismo

• Resolución: el cambio más pequeño que el instrumento muestra.
• Exactitud: qué tan cerca del valor real queda lo que muestra. La norma de cada instrumento fija un error máximo permitido.
• Repetibilidad: qué tanto coinciden varias lecturas de la misma pieza, con el mismo instrumento y la misma persona.

Un calibrador digital resuelve 0.01 mm, pero su error máximo permitido es mayor que eso. Por eso, en la tabla 3 se calcula la tolerancia mínima con la resolución y se advierte cuando la exactitud del instrumento queda corta.

* Por resolución alcanzaría, pero el error máximo del calibrador digital normalmente no lo permite. Para ± 0.05 mm use micrómetro.

Al revés, partiendo del plano:

La última fila es la más común en el taller y la que más se mide mal con vernier. De dónde sale el 0.021 mm de un H7 lo explica la guía de ajustes y tolerancias ISO 286; cómo lograrlo con la herramienta, la de cuándo rimar un barreno.

¿Por qué sale mal una medida? Errores comunes

La mayoría de las piezas rechazadas por «mala medida» no tienen un instrumento descompuesto. Tienen alguno de estos errores:

• Paralaje. Leer el nonio o la carátula de lado hace que la raya parezca coincidir con otra. Mire siempre de frente.
• Fuerza de medición. Apretar de más deforma la pieza y el instrumento. En el micrómetro, trinquete; en el vernier, presión ligera y la misma siempre.
• Error de Abbe. En el vernier la pieza queda separada de la regla; si el cursor tiene juego, la medida cambia según qué tan lejos de la regla se apriete. Mida lo más cerca posible de la regla. El micrómetro no tiene este problema porque mide en línea con el husillo.
• Temperatura. Las medidas de longitud están referidas a 20 °C (ISO 1). El acero crece alrededor de 0.0115 mm por cada 100 mm y 10 °C. Una pieza que acaba de salir del torno caliente mide más de lo que medirá fría; deje que se enfríe o mida con el instrumento y la pieza a la misma temperatura.
• Rebaba y suciedad. Una rebaba o viruta entre las puntas suma su espesor a la medida. Limpie la pieza y las caras de medición.
• Cero sin verificar. Revise el cero antes de cada serie, no solo al empezar el turno.
• Puntas o caras gastadas. Las puntas del vernier se gastan en la parte que más se usa; si al cerrarlas contra la luz se ve claro, es momento de mandarlo a calibrar o a reparar.

¿Cómo se calibra un instrumento y qué es la trazabilidad?

Calibrar es comparar el instrumento contra un patrón de exactitud conocida y anotar cuánto se desvía. No es lo mismo que ajustar: un certificado de calibración puede decir que el micrómetro lee 0.002 mm de más, y usted decide si eso cabe en su tolerancia.

La trazabilidad es la cadena que une su instrumento con el metro definido internacionalmente. Su vernier se calibra con bloques patrón; esos bloques se calibraron en un laboratorio acreditado; ese laboratorio se apoya en patrones del Centro Nacional de Metrología (CENAM), que es el laboratorio nacional de referencia en México. En México, los laboratorios de calibración se acreditan ante la Entidad Mexicana de Acreditación (ema).

1. Haga una lista de los instrumentos con su número de serie y dónde se usan.
2. Defina con su sistema de calidad la frecuencia de calibración de cada uno. Depende del uso y del historial; no hay un plazo único que sirva para todos.
3. Mándelos a un laboratorio acreditado y guarde el certificado con sus resultados e incertidumbre.
4. Revise el certificado: si el error encontrado no cabe en las tolerancias que mide ese instrumento, sáquelo de uso y revise las piezas medidas desde la calibración anterior.
5. Entre calibraciones, verifique el cero y una medida conocida con un bloque patrón o la barra del estuche.

¿Cómo se mide en la máquina? Barras de prueba, masters y presetters

La medición no empieza con la pieza terminada. Una parte importante de los rechazos viene de una herramienta mal medida o de un husillo con descentrado, y eso se revisa antes de cortar:

• Barra de prueba en el husillo. Se monta en el cono del husillo y se recorre con un indicador para ver el descentrado y la alineación. BIG DAISHOWA fabrica barras de prueba para este fin.
• Masters de puesta a cero. Referencias de altura y de nivel para encontrar el cero de herramienta y de pieza en la máquina, como los Base Master y Level Master de BIG DAISHOWA.
• Presetter. Mide el largo y el diámetro de la herramienta montada en su portaherramientas, fuera de la máquina, para cargar los offsets sin tocar la pieza. Los masters de presetter, como el PRE-GAUGE-C40 de LYNDEX, sirven para verificar que el presetter lea bien.

Estos accesorios sí los surte AHNSA. Puede verlos en productos de medición y en el catálogo de BIG DAISHOWA.

¿Qué herramienta de corte necesita para la tolerancia que mide?

Medir bien le dice si la pieza está dentro. Lograr que salga dentro depende de la herramienta. Para un barreno H7 o más cerrado, el camino suele ser rimar o borear en acabado:

• Cuándo rimar un barreno y rimas para llegar a IT7.
• Barras de boreado y voladizo, y herramientas de boreado.
• Cabezales de acabado BIG DAISHOWA para ajustar el diámetro en micras.

Pregúntele a un ingeniero de aplicación

Preguntas frecuentes

Siga aprendiendo

• Aprender: medición y preparación de la máquina
• Medición de roscas
• Ajustes y tolerancias ISO 286
• Aprender: rimas y boreado
• Conversor de milímetros a pulgadas
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Fuentes