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Los bloques patrón son la medida materializada
más exacta industrial para calibración de
instrumentos, así como mediciones y trazos
diversos. Están disponibles en forma rectangular
o cuadrada, hechos de acero, cerámica o carburo
(véase la figura 1). Los juegos comúnes incluyen
medidas desde 0,5 mm hasta 100 mm, pero se
tienen disponibles en longitudes de hasta 1000
mm.
Como todo equipo de medición requieren ser
calibrados antes de su uso cuando son nuevos y
después calibrarse periódicamente. El
laboratorio que lleve a cabo la calibración debe
estar acreditado bajo ISO 17025.
La calibración de bloques patrón cortos (0,5 mm
a 100 mm) se realiza por comparación con otro
bloque patrón de la misma longitud nominal
calibrado por interferometría, utilizando
máquinas denominadas comparadores de bloques
patrón, la figura 2 muestra dos de estas
máquinas de tipo automático.
En la figura 3 se muestra un comparador manual
de bloques patrón.
Se obtiene una menor incertidumbre utilizando
comparadores automáticos en lugar de manuales,
dado que el operador por muy entrenado que esté
se distrae o se cansa. En cualquier caso, la
calibración de los bloques patrón se hace
mediante medición diferencial utilizando un
palpador en la parte superior y otro en la parte
inferior, en los cinco puntos mostrados en la
figura 4. El más importante es el punto central,
los otros cuatro puntos tienen una distancia
aproxima de 1,5 mm de las caras laterales.
La desviación con respecto a la longitud nominal
es determinada para cada punto. El informa de
calibración reporta los resultados de la
medición en forma tabular como se muestra en la
figura 5. La primera columna reporta la longitud
nominal del bloque patrón calibrado, la segunda
columna, el número de serie del bloque patrón
calibrado, la tercera columna la desviación de
la longitud central, la cuarta columna la
longitud máxima, la quinta la desviación de la
longitud mínima y la sexta columna el
paralelismo considerado como la diferencia entre
la longitud máxima y la longitud mínima.
El significado de los diferentes resultados se
ilustra en la figura 5. La calibración se
realiza colocando los bloques patrón en posición
vertical.
Adicionalmente, el informe de calibración debe
contener toda la información requerida en 5.10
de la norma ISO 17025.
Actualmente, como es el caso del
comparador manual de bloques patrón,
es posible calibrar bloques patrón por
comparación aún cuando no sea de la misma
longitud nominal, dado que uno de los palpadores
tiene un intervalo de medición de 3 mm. Esto
hace posible calibrar un juego de bloques patrón
de 112 piezas con longitudes entre 0,5 y 100 mm
con sólo 8 bloques patrón de referencia
calibrados por interferometría, sin embargo, la
incertidumbre se incrementa un poco en relación
a la calibración comparando dos bloques patrón
de la misma longitud.
La calibración de bloques patrón
largos (más de 100 mm hasta 1000 mm) se realiza
en posición horizontal, soportándolos sobre los
puntos Airy (como se muestra en la figura 6). La
medición se lleva a cabo usando una fuente de
luz láser, todo montado en una máquina de
medición por coordenadas de muy alta exactitud
(ver figura 7).
Para obtener la máxima exactitud de condiciones
ambientales tales como la temperatura del bloque
patrón que se calibra (medida con 6 sensores de
temperatura con una resolución de 0.01°C), la
temperatura del aire (medida con dos sensores),
la presión atmosférica y la humedad relativa se
registran los valores en tiempo real durante el
proceso de medición para realizar la
correcciones apropiada para estos efectos; aún
cuando la temperatura del laboratorio se
controle contínuamente para permanecer entre 19,
5°Cy 20.5°C. Esto es muy importante para los
bloques patrón largos.
Para obtener la trazabilidad a la unidad de
longitud los bloques patrón cortos deben
calibrarse con un equipo denominado
interferómetro (véase la figura 8), que realiza
la medición con dos fuentes de luz láser de
longitud de onda de diferente. Luego los láseres
se calibran (figura 9). En el caso de los
bloques patrón largos la fuente láser utilizada
se calibra.
BIBLIOGRAFIA
IS0 3650:1998 Geometrical Product Specification
(GPS) — Lenght standards Gauge blocks
ASME B89.1.9-2002 GAGE BLOCKS JIS B7506 : 1997
Gauge blocks
NMX-CH-3506 -IMNC- 2004 Especificaciones
geométricas de
producto (GPS) - Patrones de longitud Bloques
patrón.
NIST Monograph 180 The Gage Block Handbook Ted
Doiron and John S. Beers. June 1995.
NIST Uncertainty and Dimensional calibrations.
Ted Doiron and John Stoup. Journal of Research
of the National Institute of Standars and
Technology Volume 102 Number 6 November-December
1997.
NMX-CH-140 Guía para la expresión de
incertidumbre en las mediciones. |
