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Manual de PrácticasMediciones MecánicasÁrea/Departamento: Ingeniería deDiseño y ManufacturaSecretaría/División:DIMEICalibrador VernierN de práctica: 1Nombre completo del alumnoN de cuenta:Elaborado por:Fecha de elaboración:Revisado por:Autorizado por:FirmaGrupo:Vigente desde:

Manual de PrácticasSecretaría/División: DIMEIÁrea/Departamento: Ingeniería deDiseño y Manufactura1. ObjetivosQue el alumno conozca el calibrador vernier, identifique sus partes,clasificación, cuidados al utilizarlos y aplicaciones particulares.Que el alumno realice mediciones con los instrumentos tipo vernier eidentifique errores de medición y precisión en sus lecturas.2. IntroducciónSe denomina calibrador o vernier al instrumento que tiene la particularidad de medirmediante el auxilio de un sistema de escalas denominadas nonio o vernier; en esenciase trata una regla graduada perfeccionada para aumentar el grado de precisión de lasmediciones y que facilite la toma de lecturas para distintos tipos de geometría. Suprincipio de lectura está basado en la escala vernier inventada por el matemáticoportugués Petrus Nonius (1492-1577), el diseño que se utiliza actualmente de escaladeslizante debe su nombre al francés Pierre Verni (1580-1637), quien perfeccionó elsistema.El calibrador vernier fue desarrollado para satisfacer la necesidad de contar con uninstrumento de lectura directa, que pudiera tomar una medida fácilmente en una solaoperación, además, teniendo la ventaja de no ser necesario la apreciación visual delcero de referencia y la simplificación de la lectura al hacerse coincidir dos trazosauxiliándose de la reglilla del nonio.El calibrador vernier está constituido por una regla de acero graduada en cuyoextremo del origen se prolonga en forma perpendicular formando un brazo o punta demedición, este elemento sirve como superficie de referencia para apoyar la pieza amedir. El cursor es un elemento deslizante, similar al brazo y está montado sobre laregleta graduada, el movimiento deslizante permite modificar la apertura de laspuntas y por ende la medida entre ellas. En el cursor se encuentra dispuesta la escalavernier o nonio que permiten medir con mayor precisión (Figura 1).2

Manual de PrácticasSecretaría/División: DIMEIÁrea/Departamento: Ingeniería deDiseño y ManufacturaFigura 1. Partes de un calibrador vernierUso del calibrador vernierEl calibrador típico puede realizar cuatro tipos de medición: exteriores, interiores, peldañosy profundidades; para este fin se usan las distintas puntas que están dispuestas en elinstrumento. Las puntas largas sirven para medir exteriores, las dispuestas en la partesuperior permiten medir diámetros interiores o ancho de canales, en tanto paraprofundidades se usa la barra dispuesta en el final de brazo principal, finalmente se utilizalos cantos del instrumento formados por el curso y el brazo principal para medir peldaños(Figura 2). En la parte superior de la regla móvil generalmente tiene un tornillo que tiene lafunción de fijar este en la medida determinada.Tipos de escalas vernierComo se mención, el principio de lectura para este instrumento es mediante la escalaauxiliar que se desliza a lo largo de la escala principal, permitiendo lecturasfraccionales exactas de la mínima división de la escala principal. Para graduacioneshechas en el sistema métrico decimal, la escala del nonio se gradúa en un número (n1) divisiones de tal modo que diez de sus partes corresponden a nueve de la reglaprincipal.3

Manual de PrácticasÁrea/Departamento: Ingeniería deDiseño y ManufacturaSecretaría/División: DIMEIFigura 2. Tipos de medida que se pueden realizar con el calibrador vernierLa distancia mínima que puede ser leída en la escala principal corresponde con 1 mm,por lo que la escala en el nonio corresponde con 9 mm, si se divide esta escala en diezpartes iguales, la precisión de la lectura está dada por la relación:𝑆𝑃 𝑛P LegibilidadS mínima graduación en la escala principaln número de divisiones en la escala vernier𝑃 110 𝑃 0.1 𝑚𝑚Los calibradores vernier métricos pueden tener 20 divisiones que ocupan 19divisiones de la escala principal que se gradúa en incrementos de 1 mm (Figura 3), o4

Manual de PrácticasSecretaría/División: DIMEIÁrea/Departamento: Ingeniería deDiseño y Manufactura50 divisiones que ocupan 49 divisiones sobre la escala principal graduada enincrementos de 1 mm, legibilidad de 0.05 y 0.02 mm respectivamente.Figura 3. Escala en sistema métrico y nonio correspondienteDependiendo del tipo de calibrador vernier la escala principal es graduada sobre unoo dos lados de la regleta principal, asimismo, puede tener combinaciones de sistemamétrico e inglés (milímetros y pulgadas).Graduaciones en la escala principal y vernierLa tabla 1 muestra diferentes tipos de graduaciones sobre las escalas principales yvernier. Hay cinco tipos para la escala principal y ocho tipos para la escala vernier,incluyendo los sistemas métrico e inglés.Tabla 1. Graduaciones típicas de un vernierMINIMA DIVISIONESCALA PRINCIPAL0.5 mm1 mm1/16 pulg.1/40 pulg.1/20 pulg.GRADUACIONES ESCALAVERNIER25 divisiones en 12 mm25 divisiones en 24.5 mm50 divisiones en 49 mm20 divisiones en 19 mm20 divisiones en 39 mm8 divisiones en 7/16 pulg25 divisiones en 1.225 pulg50 divisiones en 2.45 pulgLECTURA DELVERNIER0.02 mm0.02 mm0.02 mm0.05 mm0.05 mm1/128 pulg1/1000 pulg1/1000 pulgToma de lectura con el calibrador vernierAntes de realizar cualquier lectura con un calibrador vernier, es necesario determinarlas unidades en las que esta graduada la regleta principal y posteriormente sulegibilidad.5

Manual de PrácticasSecretaría/División: DIMEIÁrea/Departamento: Ingeniería deDiseño y ManufacturaCalibrador vernier en milímetrosLa forma correcta de realizar la lectura en el calibrador vernier es: Tomar el valor entero en milímetros y/o pulgadas decimales en la escalaprincipal, tomando en cuenta las subdivisiones, el valor más próximo a laizquierda del cero marcado en la escala vernier Como valor decimal, según su legibilidad, se deberá tomar la divisióncoincidente de la escala vernier con la escala principal, es importante hacernotar que la coincidencia de las divisiones solo debe ser una (Figura 4, 5 y 6).Figura 4. Lectura en un calibrador vernier con escala en milímetrosPara el primer ejemplo se tiene un calibrador vernier en milímetros, la legibilidad estádefinida a partir de identificar el número de divisiones de la escala vernier 50 yaplicar la siguiente relación:𝑆1𝑃 𝑃 0.02 𝑚𝑚𝑛50P LegibilidadS mínima graduación en la escala principaln número de divisiones en la escala vernierDe acuerdo a la figura 4, en la escala principal el valor más próximo al cero de la escalavernier corresponde con 24 mm; después se toma la escala vernier para completar elvalor decimal. En este caso se busca que el índice en el que ambas escalas quedencoincidiendo o alineadas, para el caso del instrumento el índice de la escala vernier esel marcado en rojo por lo que la lectura será:Escala principalEscala vernier (Índice alineado*valor de legibilidad)Lectura del instrumento624 mm(28 𝑋 0.02) 0.56 𝑚𝑚24.56 mm

Manual de PrácticasSecretaría/División: DIMEIÁrea/Departamento: Ingeniería deDiseño y ManufacturaCalibrador vernier en milésimas de pulgadaEn la figura 5 se tiene un calibrador vernier en milésimas de pulgada, la legibilidad dedefine similar al caso anterior, el número de divisiones de la escala vernier 25 yaplicar la relación:𝑆. 025𝑃 𝑃 .001"𝑛25P LegibilidadS mínima graduación en la escala principaln número de divisiones en la escala vernierFigura 5. Lectura en un calibrador vernier con escala en pulgadas milésimasComo se pude ver en la figura 5, el valor más próximo en la escala principal respecto alcero de la escala vernier corresponde con .8”; en tanto, el índice en el que ambasescalas queden coincidiendo o alineadas corresponde con la marca en rojo, por lo quela lectura será:Escala principalEscala vernier (Índice alineado*valor de legibilidad)Lectura del instrumento.8 “(24 𝑋 0.001") .024".824”Calibrador vernier en pulgadas fraccionales.Para el caso del instrumento en pulgadas fraccionadas (Figura 6), la legibilidad sedefine por:1𝑆1𝑃 𝑃 16 "𝑛8128En este caso el instrumento con pulgadas fraccionadas cumple con el mismo principiodescrito; cuando se tiene más de una unidad ese dato se conserva éste y solo se7

Manual de PrácticasSecretaría/División: DIMEIÁrea/Departamento: Ingeniería deDiseño y Manufacturacompleta la medida fraccional, como se puede identificar este instrumento permitemedir fracciones de 1/16” como mínimo en la escala principal.Figura 6. Lectura en un calibrador vernier con escala en pulgadas fraccionadasLa lectura del vernier en este caso será, la unidad en virtud que el cero de la escalavernier esta después pasa dicho índice y se completa con el fraccional de la escala.Para el caso ejemplificado son 3/16” el valor más próximo al cero de la escala vernier;completando la lectura con el valor fraccional. Al igual se busca el índice en el queambas escalas queden coincidiendo o alineadas, por lo que la lectura será:Escala principalEscala vernier (Índice alineado*valor delegibilidad)Lectura del instrumento𝟏" 𝟑"𝟏𝟔13(" 𝑋 3) "12812833𝟐𝟕1" " " 𝟏"16128𝟏𝟐𝟖Para este instrumento en particular se debe buscar simplificar la fracción paraexpresar la lectura.3. Materiales y Equipo-Calibrador vernier con escala métrica-Calibrador vernier con escala en milésimas de pulgada-Calibrador vernier con escala en pulgada fraccionaria-Calibrador vernier digital-Medidor de altura con escala vernier-Medidor de profundidades con escala vernier-Paños para limpieza (que no suelten pelusa)-Piezas diversas para ser medidas.8

Manual de PrácticasSecretaría/División: DIMEIÁrea/Departamento: Ingeniería deDiseño y Manufactura4. ActividadesObserve las siguientes precauciones cuando se mida con un calibrador:Antes de tomar mediciones, elimine rebabas, polvo y rayones de la pieza.Cuando mida, mueva lentamente el cursor mientras presiona ligeramente el botónpara el pulgar contra el brazo principal.Mida la pieza utilizando la parte de las puntas de medición más cercanas al brazoprincipal.No use una fuerza excesiva de medición cuando haga mediciones con los calibradoresque empleen las mismas puntas de medición para interiores y exteriores.Nunca trate de medir una pieza que esté en movimiento.Después de utilizar un calibrador, límpielo y guárdelo con las puntas de mediciónligeramente separadas.1. Previo a realizar la medición de la pieza mecánica que se les facilite a losalumnos, determinar qué puntas del vernier son las más adecuadas para lamedida requerida.2. Realizar individualmente 5 mediciones sucesivas sobre la pieza en cuestión,determinar la incertidumbre de las mismas y su media aritmética, tomar estaúltima como el valor real.3. Comparar con las diferentes lecturas obtenidas por los demás compañeros,identificar posibles fuentes de error y discutir sobre los resultados obtenidos.¿Se tratan de errores de medición o precisión?4. Realice las mediciones de una pieza compleja y registre estas en un croquis elcual posteriormente reproducirá.5. Previo1.2.3.4.5.¿Qué es el nonio o escala vernier?¿Cuáles son los principales errores que se presentan al usar un vernier?En que consiste el error de paralaje¿Qué tipos de lectura se pueden realizar con un vernier?¿Qué cuidados se debe tener con el vernier?6. BibliografíaDotson C., “Fundamentals of dimensional metrology”, Delmar Cengage Learning, USA,2006Manrique, E. Casanova A. Metrología Básica, Edebé Profesional. Barcelona, 20119

Uso del calibrador vernier El calibrador típico puede realizar cuatro tipos de medición: exteriores, interiores, peldaños y profundidades; para este fin se usan las distintas puntas que están dispuestas en el instrumento. Las puntas largas sirven para medir exteriores, las dispuestas en la parte