Calibre(s) o calibrador(es) son un instrumento utilizado para medir las dimensiones de un objeto; es decir, el diámetro o profundidad de un agujero. La palabra "Caliper" proviene de raíces latinas que significa pinza precisa. [1] [2] [3]
Muchos tipos de calibradores permiten leer una medida en una escala reglada , un dial o una pantalla digital electrónica . Una asociación común es la de calibradores que utilizan una escala vernier deslizante .
Algunos calibradores pueden ser tan simples como una brújula con puntas orientadas hacia adentro o hacia afuera, pero sin escala (indicación de medición). Las puntas del calibrador se ajustan para que quepan en los puntos que se van a medir y luego se mantienen en ese intervalo mientras se mueven a un dispositivo de medición separado, como una regla .
Los calibradores se utilizan en muchos campos como la ingeniería mecánica , la metalurgia , la silvicultura , la carpintería , la ciencia y la medicina .
Caliper es la ortografía estadounidense , mientras que calliper (doble "L") es la ortografía británica.
Una sola herramienta podría denominarse calibrador o calibradores , una forma únicamente en plural ( plurale tantum ), como tijeras o vasos .
Coloquialmente, la frase "par de verniers" o simplemente "vernier" podría referirse a un pie de rey. En un uso coloquial amplio, estas frases también pueden referirse a otros tipos de calibradores, aunque no implican una escala vernier. En el uso en talleres mecánicos, el término "calibrador" se usa a menudo en contraposición a micrómetro , aunque los micrómetros exteriores son técnicamente una forma de calibre. En este uso, calibre implica sólo el factor de forma del instrumento.
El calibre más antiguo se ha encontrado en los restos del naufragio griego Giglio, cerca de la costa italiana . El hallazgo del barco data del siglo VI a.C. La pieza de madera ya presentaba una mandíbula fija y otra móvil. [4] [5] Aunque son hallazgos raros, los griegos y romanos siguieron utilizando los calibradores . [5] [6]
Durante la dinastía china Xin se utilizó un calibre de bronce, que data del año 9 d.C., para realizar mediciones minuciosas . El calibrador tenía una inscripción que decía que fue "hecho el día gui-you , [a] el primer día [b] del primer mes del primer año de Shijianguo . [c] " Los calibradores incluían una "ranura y un pasador". " y "graduado en pulgadas y décimas de pulgada". [7] [8]
El pie de rey moderno fue inventado por Pierre Vernier , como una mejora del nonio de Pedro Nunes .
Los calibradores interiores se utilizan para medir el tamaño interno de un objeto.
Los calibradores exteriores se utilizan para medir el tamaño externo de un objeto.
Para este tipo de pinza se aplican las mismas observaciones y técnicas que para la pinza interior. Con cierta comprensión de sus limitaciones y uso, estos instrumentos pueden proporcionar un alto grado de precisión y repetibilidad. Son especialmente útiles cuando se miden distancias muy grandes; Considere si los calibradores se utilizan para medir una tubería de gran diámetro. Un pie de rey no tiene la capacidad de profundidad para abarcar este gran diámetro y al mismo tiempo alcanzar los puntos más externos del diámetro de la tubería. Están hechos de acero con alto contenido de carbono.
En el campo de la metalurgia, se utiliza un calibre divisor, popularmente llamado brújula, para marcar ubicaciones. Las puntas están afiladas para que actúen como escribanos; Luego se puede colocar una pata en el hoyuelo creado por un punzón o punzón y girar la otra pata para que trace una línea en la superficie de la pieza de trabajo, formando así un arco o círculo.
Su uso homónimo es dividir una pieza de trabajo de ancho arbitrario en secciones de igual ancho: "caminando" la herramienta de un extremo al otro, girándola de un punto al siguiente hasta llegar al otro extremo, luego ajustando el espacio entre los puntos hasta que el "paseo" termine directamente en el punto final, se pueden marcar fácilmente divisiones iguales sin ninguna medición.
También se utiliza un calibre divisor para medir la distancia entre dos puntos en un mapa. Los dos extremos del calibrador se llevan a los dos puntos cuya distancia se está midiendo. Luego, la apertura del calibrador se mide con una regla separada y luego se convierte a la distancia real, o se mide directamente en una escala dibujada en el mapa. En una carta náutica, la distancia suele medirse en la escala de latitud que aparece a los lados del mapa: un minuto de arco a lo largo de cualquier círculo máximo , por ejemplo, cualquier meridiano de longitud, equivale aproximadamente a una milla náutica o 1852 metros .
Los divisores también se utilizan en la profesión médica. Un calibrador de ECG (también EKG) transfiere la distancia en un electrocardiograma ; En combinación con la báscula adecuada, se puede determinar la frecuencia cardíaca. El cardiólogo Robert A. Mackin inventó una versión con pinza de bolsillo. [9] [ verificación fallida ]
Los calibradores Oddleg , calibradores hermafroditas o Oddleg Jennys , como se muestra a la izquierda, se utilizan generalmente para trazar una línea a una distancia determinada del borde de una pieza de trabajo. La pata doblada se utiliza para correr a lo largo del borde de la pieza de trabajo mientras el trazador hace su marca a una distancia predeterminada, esto asegura una línea paralela al borde.
En el diagrama de la izquierda, el calibrador superior tiene un ligero hombro en la pierna doblada que le permite asentarse en el borde de manera más segura. La pinza inferior carece de esta característica pero tiene un trazador renovable que se puede ajustar según el desgaste, además de reemplazarse cuando está excesivamente desgastado.
Las piezas etiquetadas son
Los calibradores del diagrama muestran una lectura primaria en la escala métrica de aproximadamente 2,475 cm (2,4 cm leídos en la escala principal más aproximadamente 0,075 cm en la escala vernier).
Los calibradores suelen tener un "error de punto cero": lo que significa que los calibradores no leen 0,000 cm cuando las mordazas están cerradas. El error del punto cero siempre debe restarse de la lectura primaria. Supongamos que estos calibradores tienen un error de punto cero de 0,013 cm. Esto nos daría una lectura de longitud de 2,462 cm.
Para cualquier medición, también es importante informar el error en la medición. Haciendo caso omiso de la posibilidad de interpolación visual, tanto la lectura primaria como la lectura del punto cero están limitadas por más/menos la mitad de la longitud correspondiente al ancho del intervalo más pequeño en la escala vernier (0,0025 cm). Estos son errores "absolutos" y los errores absolutos se suman, por lo que la lectura de longitud está limitada por más/menos la longitud correspondiente al ancho total del intervalo más pequeño en la escala vernier (0,005 cm). Suponiendo que ninguna sistemática afecte la medición (el instrumento funciona perfectamente), una medición completa sería 2,462 cm ± 0,005 cm.
Los calibradores vernier, dial y digitales leen directamente la distancia medida con alta exactitud y precisión . Son funcionalmente idénticos, con diferentes formas de leer el resultado. Estos calibradores constan de una escala calibrada con una mandíbula fija y otra mandíbula, con un puntero, que se desliza a lo largo de la escala. La distancia entre las mandíbulas se lee entonces de diferentes maneras para los tres tipos.
El método más sencillo es leer la posición del puntero directamente en la escala. Cuando el puntero se encuentra entre dos marcas, el usuario puede interpolar mentalmente para mejorar la precisión de la lectura. Este sería un pie de rey simplemente calibrado, pero la adición de una escala vernier permite una interpolación más precisa y es la práctica universal; Este es el pie de rey .
Los calibradores Vernier, de dial y digitales pueden medir dimensiones internas (usando las mandíbulas superiores en la imagen de la derecha), dimensiones externas usando las mandíbulas inferiores que se muestran en la imagen y, en muchos casos, la profundidad mediante el uso de una sonda que está unida al cabezal móvil y se desliza a lo largo del centro del cuerpo. Esta sonda es delgada y puede penetrar en surcos profundos que pueden resultar difíciles para otras herramientas de medición.
Las escalas de vernier pueden incluir medidas métricas en la parte inferior de la escala y medidas en pulgadas en la parte superior, o viceversa, en los países que usan pulgadas. Los calibradores Vernier comúnmente utilizados en la industria proporcionan una precisión de 0,01 mm (10 micrómetros ), o una milésima de pulgada. Están disponibles en tamaños que pueden medir hasta 1828 mm (72 pulgadas). [10]
En lugar de utilizar un mecanismo vernier, cuyo uso requiere algo de práctica, el calibrador de esfera lee la fracción final de un milímetro o pulgada en un dial simple.
En este instrumento, una cremallera y un piñón pequeños y precisos accionan un puntero en un dial circular , lo que permite la lectura directa sin necesidad de leer una escala vernier. Normalmente, el puntero gira una vez cada pulgada, décima de pulgada o 1 milímetro. Esta medida debe sumarse a las pulgadas o centímetros enteros gruesos leídos en la diapositiva. El dial generalmente está dispuesto para girar debajo del puntero, lo que permite mediciones "diferenciales" (la medición de la diferencia de tamaño entre dos objetos, o el ajuste del dial usando un objeto maestro y posteriormente poder leer directamente el plus). o menos variación en el tamaño de los objetos posteriores en relación con el objeto maestro).
La corredera de un calibrador de cuadrante generalmente se puede bloquear en una configuración usando una pequeña palanca o tornillo; esto permite realizar comprobaciones sencillas de pasa/no pasa de los tamaños de las piezas.
En lugar de un piñón y cremallera , los calibradores digitales utilizan un codificador lineal . Una pantalla de cristal líquido muestra la medida, que a menudo puede cambiar unidades entre milímetros y pulgadas fraccionarias o decimales. Todos permiten poner a cero la pantalla en cualquier punto a lo largo de la diapositiva, lo que permite el mismo tipo de mediciones diferenciales que con el calibrador de dial. Los calibradores digitales pueden contener una función de "retención de lectura", que permite la lectura de dimensiones después de su uso en lugares incómodos donde no se puede ver la pantalla. Al igual que los calibradores analógicos, la corredera de muchos calibradores digitales se puede bloquear mediante una palanca o un tornillo.
Los calibradores digitales ordinarios de 150 mm (6 pulgadas ) fabricados en acero inoxidable tienen una precisión nominal de 0,02 mm ( 0,001 pulgadas ) y una resolución de 0,01 mm (0,0005 pulgadas). [11] Se utiliza la misma tecnología para calibradores más largos, pero la precisión disminuye a 0,03 mm (0,001 pulgadas) para 100 a 200 mm (4 a 8 pulgadas) y 0,04 mm (0,0015 pulgadas) para 200 a 300 mm (8 a 12 pulgadas). ) mediciones. [12]
Muchos calibradores digitales contienen un codificador lineal capacitivo . Los modelos chinos económicos tienen 56 placas emisoras estrechas y una placa receptora larga grabadas en la placa de circuito impreso de la pantalla deslizante , que se cruzan con un patrón repetido de placas en forma de T en la placa "estator" más larga. La parte superior de las placas en "T" se cruza con la placa receptora, mientras que las barras verticales de cada "T" se cruzan con las placas emisoras. El paso de cada "T" en el estator es ligeramente menor que 8 veces el paso de cada placa emisora, por lo que su área capacitiva de intersección no está perfectamente alineada sino que forma un patrón de interferencia . [15] A medida que se mueve el control deslizante, estas capacitancias variables cambian de forma lineal y repetitiva. El circuito del control deslizante cuenta estas repeticiones a medida que se desliza y logra una resolución más fina mediante la interpolación lineal de las capacitancias. [16] Un modelo envía 8 señales periódicas de voltaje de modulación de ancho de pulso (que parecen idénticas pero desfasadas en 1 ⁄ 8 del período), [17] cada una conectada a 7 placas emisoras, y la señal analógica resultante se lee a través de un Placa receptora única. [18] Se dice que la patente alemana DE3340782C2 de 1983 (ver figura) describe el funcionamiento. [19]
Otros calibradores digitales contienen un codificador lineal inductivo , que permite un rendimiento sólido en presencia de contaminación, como refrigerantes. [20] Los codificadores lineales magnéticos se utilizan en otros calibradores digitales. [ cita necesaria ]
Hoy en día, los calibradores digitales ofrecen salida de datos en serie para acelerar las mediciones repetidas, evitar errores humanos y permitir la entrada directa de datos en una grabadora digital, hoja de cálculo , programa de control de procesos estadísticos o software similar en una computadora personal . Se pueden construir o comprar dispositivos de interfaz basados en RS-232 , Universal Serial Bus o inalámbricos . La salida digital en serie varía según el fabricante, pero las opciones comunes son:
Un calibrador que utiliza un tornillo calibrado para medir, en lugar de un portaobjetos, se denomina calibrador micrométrico externo , calibrador micrométrico o, más a menudo, simplemente micrómetro . (A veces, el término calibre , que se refiere a cualquier otro tipo en este artículo, se contrapone al micrómetro ).
Cada uno de los tipos de calibradores anteriores tiene sus ventajas y desventajas relativas.
Los calibradores Vernier son resistentes y tienen una precisión duradera, son a prueba de refrigerante, no se ven afectados por campos magnéticos y son en gran medida a prueba de golpes. Pueden tener escalas en centímetros y en pulgadas. Sin embargo, los calibradores a vernier requieren buena vista o una lupa para leer y pueden ser difíciles de leer desde lejos o desde ángulos incómodos. Es relativamente fácil leer mal el último dígito. En entornos de producción, leer calibradores a vernier durante todo el día es propenso a errores y resulta molesto para los trabajadores.
Los calibradores de esfera son comparativamente fáciles de leer, especialmente cuando se busca el centro exacto balanceando y observando el movimiento de la aguja. Se pueden establecer en 0 en cualquier punto para realizar comparaciones. Por lo general, son bastante susceptibles a sufrir daños por impacto. También son muy propensos a que se ensucie los engranajes, lo que puede provocar problemas de precisión.
Los calibradores digitales cambian fácilmente entre sistemas de centímetros y pulgadas. Se pueden poner a cero fácilmente en cualquier punto con una cuenta completa en cualquier dirección y pueden tomar medidas incluso si la pantalla está completamente oculta, ya sea usando una tecla "hold" o poniendo a cero la pantalla y cerrando las mordazas, mostrando el Medición correcta, pero negativa. Pueden ser frágiles mecánica y electrónicamente. La mayoría también requiere baterías y no resiste bien el refrigerante. Además, son moderadamente resistentes a los golpes y pueden ser vulnerables a la suciedad.
Los calibradores pueden leer con una resolución de 0,01 mm o 0,0005 pulgadas, pero la precisión puede no ser mejor que aproximadamente ±0,02 mm o 0,001 pulgadas para calibradores de 150 mm (6 pulgadas), y peor para los más largos. [28]
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Se debe aplicar correctamente un calibre contra la pieza para poder tomar la medida deseada. Por ejemplo, al medir el espesor de una placa, se debe sostener un pie de rey en ángulo recto con la pieza. Es posible que se necesite algo de práctica para medir correctamente objetos redondos o irregulares.
La precisión de la medición cuando se utiliza un calibrador depende en gran medida de la habilidad del operador. Independientemente del tipo, las mordazas de un calibrador deben forzarse a entrar en contacto con la pieza que se está midiendo. Como tanto la pieza como el calibre son siempre hasta cierto punto elásticos , la cantidad de fuerza utilizada afecta la indicación. Un toque constante y firme es correcto. Demasiada fuerza da como resultado una indicación insuficiente ya que la pieza y la herramienta se distorsionan; muy poca fuerza produce un contacto insuficiente y una indicación excesiva. Este es un problema mayor con una pinza que incorpora una rueda, lo que aporta una ventaja mecánica . Este es especialmente el caso de los calibradores digitales, los calibradores desajustados o los calibradores con un haz de mala calidad.
Los calibradores simples no están calibrados; la medida tomada debe compararse con una escala. Ya sea que la escala sea parte del calibrador o no, todos los calibradores analógicos (nonios y diales) requieren buena vista para lograr la máxima precisión. Los calibres digitales tienen una ventaja en este ámbito.
Los calibradores calibrados pueden maltratarse y provocar la pérdida del cero . Cuando las mordazas de un calibrador están completamente cerradas, por supuesto, debería indicar cero. Si no es así, se debe recalibrar o reparar. Un calibrador a vernier no pierde fácilmente su calibración, pero un impacto fuerte o un daño accidental a la superficie de medición en la mandíbula del calibrador puede ser lo suficientemente importante como para desplazar el cero. [29] Los calibradores digitales tienen botones de ajuste a cero, para una recalibración rápida.
Los calibradores Vernier, de dial y digitales se pueden utilizar con accesorios que amplían su utilidad. Algunos ejemplos son una base que amplía su utilidad como medidor de profundidad y un accesorio de mandíbula que permite medir la distancia central entre agujeros. Desde la década de 1970, una modificación inteligente de la mandíbula móvil en la parte posterior de cualquier calibrador permite realizar mediciones de paso o profundidad además de las mediciones del calibrador externo, de manera similar a un micrómetro universal (por ejemplo, Starrett Mul-T-Anvil o Mitutoyo Uni-Mike). ).
El método para utilizar una escala vernier o un pie de rey con error cero es utilizar la fórmula "lectura real = escala principal + escala vernier - (error cero)". Puede surgir error cero por golpes que afecten a la calibración a 0,00 mm cuando las mordazas están perfectamente cerradas o apenas se tocan entre sí. El error de cero positivo se refiere al hecho de que cuando las mordazas del pie de rey están recién cerradas, la lectura está a una lectura positiva de la lectura real de 0,00 mm. Si la lectura es 0,10 mm, el error cero se denomina +0,10 mm. El error de cero negativo se refiere al hecho de que cuando las mordazas del pie de rey están recién cerradas, la lectura está a una lectura negativa de la lectura real de 0,00 mm. Si la lectura es −0,08 mm, el error cero se denomina −0,08 mm.
Calibre de calibre exterior ajustable... con fecha propia del año 9 d.C.. Una versión abreviada.
