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NORMA MEXICANA IMNC

Verificación de máquinas uniaxiles para ensayo ― Máquinas para ensayo a tracción o compresión ― Verificación y calibración del sistema de medición de fuerza

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ISO 7500-1:2004 NMX-CH-7500-1-IMNC-2008

Verification of static uniaxial testing machines —Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system

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Asociación Mexicana del Concreto Premezclado, A. C.


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Verificación de máquinas uniaxiales para ensayo ― Máquinas para ensayo a tracción o compresión ― Verificación y calibración del sistema de medición de fuerza

NMX-CH-7500-1-IMNC-2008

Prefacio

En la elaboración de la presente norma participaron las siguientes organizaciones:

⎯ Instituto Mexicano de Normalización y Certificación, A. C.

⎯ entidad mexicana de acreditación A. C.

⎯ Centro Nacional de Metrología

⎯ Representaciones y Distribuciones Fal, S. A. de C. V.

⎯ Hytorc de México, S. A. de C. V.

⎯ Sevilla Covarrubias y Asociados, S. C.

⎯ Impulsora Tlaxcalteca de Industrias, S. A. de C. V.

⎯ Asociación Mexicana de la Industria del Concreto Premezclado, A. C.


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Contenido

Prólogo ...............................................................................................................................................................vi Prólogo de la norma internacional..................................................................................................................vii 1 Objetivo y campo de aplicación...........................................................................................................1 2 Referencias normativas ........................................................................................................................1 3 Términos y definiciones........................................................................................................................1 4 Símbolos, unidades y sus significados ..............................................................................................2 5 Inspección general de la máquina para ensayo .................................................................................3 6 Calibración del sistema de medición de fuerza de la máquina de ensayo......................................3 6.1 Generalidades ........................................................................................................................................3 6.2 Determinación de la resolución ...........................................................................................................4 6.3 Determinación previa de la resolución relativa del indicador de fuerza .........................................5 6.4 Procedimiento de calibración...............................................................................................................5 6.5 Evaluación del indicador de fuerza......................................................................................................8 7 Clase de intervalo de la máquina para ensayo...................................................................................9 8 Informe de verificación ...................................................................................................................... 10 8.1 Generalidades ..................................................................................................................................... 10 8.2 Información general ........................................................................................................................... 10 8.3 Resultados de la verificación ............................................................................................................ 10 9 Intervalos entre verificaciones.......................................................................................................... 10 10 Bibliografía .......................................................................................................................................... 10 11 Concordancia con normas internacionales..................................................................................... 11 Anexo A (informativo) Inspección general de la máquina de ensayo......................................................... 12 A.1 Generalidades ..................................................................................................................................... 12 A.2 Examen visual ..................................................................................................................................... 12 A.3 Inspección de las estructura de la máquina .................................................................................... 12 A.4 Inspección del mecanismo de manejo de los cabezales ............................................................... 12 Anexo B (informativo) Inspección de las platinas para compresión de las máquinas de ensayo .......... 13 Anexo C (informativo) Método alternativo para la clasificación de la máquina de ensayo...................... 14 Anexo D (informativo) Incertidumbre de los resultados de calibración de los sistemas de medición de

fuerza ................................................................................................................................................... 15 D.1 Introducción ........................................................................................................................................ 15 D.2 Fuerzas ascendentes ......................................................................................................................... 15 D.3 Fuerzas decrecientes ......................................................................................................................... 17

Figuras

Figura 1 — Diagrama esquemático para determinar la reversibilidad..........................................................8


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Tablas

Tabla 1 — Símbolos y definiciones utilizadas en esta norma .......................................................................2

Tabla 2 — Valores de los errores relativos del sistema de medición con los que se caracteriza un intervalo..................................................................................................................................................9


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Prólogo

El Instituto Mexicano de Normalización y Certificación (IMNC) es una asociación civil, que cuenta con el Registro No. 002/B como Organismo Nacional de Normalización (ONN), para elaborar, actualizar, expedir y cancelar Normas Mexicanas, con fundamento en los Artículos 39 fracción IV, 65 y 66 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y 23 fracción IV del Reglamento Interior de la Secretaría de Economía, en el campo de Metrología como se indica en el oficio número 2473 de fecha 20 de marzo de 1995.

Se llama la atención sobre la posibilidad de que algunos de los elementos de esta norma mexicana puedan estar sujetos a derechos de patente. El IMNC no asume responsabilidad por la identificación de cualquiera o todos los derechos de patente, ni otorga licencias de uso sobre dichos derechos de patente.

El proyecto norma mexicana NMX-CH-7500-1-IMNC-2008 ha sido elaborada por el Comité Técnico de Normalización Nacional de Metrología IMNC/COTNNMET/SC Mediciones Diversas / GT Fuerza y dureza.

Éste proyecto de norma mexicana cancelará y reemplazará a la norma mexicana NMX-CH-7500-1-IMNC-2006.

La segunda edición de esta norma mexicana fue emitida por el Instituto Mexicano de Normalización y Certificación, A. C. Esta edición cancela y reemplaza a la norma mexicana NMX-CH-7500-1-IMNC y su declaratoria de vigencia ha sido publicada por la Dirección General de Normas de la Secretaría de Economía, en el Diario Oficial de la Federación el miércoles 8 de agosto de 2008.

Edición Clasificación Cancela y reemplaza

Primera NMX-CH-7500-1-IMNC-2006

Segunda NMX-CH-7500-1-IMNC-2008 NMX-CH-7500-1-IMNC-2006

Segunda Edición.

México, D. F., noviembre 2007


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Prólogo de la norma internacional

ISO (la Organización Internacional de Normalización) es una federación mundial de organismos nacionales de normalización (organismos miembros de ISO). El trabajo de preparación de las normas internacionales normalmente se realiza a través de los comités técnicos de ISO. Cada organismo miembro interesado en una materia para la cual se haya establecido un comité técnico, tiene el derecho de estar representado en dicho comité. Las organizaciones internacionales, públicas y privadas, en coordinación con ISO, también participan en el trabajo. ISO colabora estrechamente con la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) en todas las materias de normalización electrotécnica.

Las Normas Internacionales se redactan de acuerdo con las reglas establecidas en la Parte 3 de las Directivas ISO/IEC.

La tarea principal de los comités técnicos es preparar Normas Internacionales. Los Proyectos de Normas Internacionales aceptados por los comités técnicos son enviados a los organismos miembros para votación. La publicación como Norma Internacional requiere la aprobación por al menos el 75% de los organismos miembros requeridos para votar.

Se llama la atención sobre la posibilidad de que algunos de los elementos de esta Norma Internacional puedan estar sujetos a derechos de patente. ISO no asume la responsabilidad por la identificación de cualquiera o todos los derechos de patente.


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Verificación de máquinas uniaxiales para ensayo ― Máquinas para ensayo a tracción o compresión ― Verificación y calibración del sistema de medición de fuerza

1 Objetivo y campo de aplicación

Esta norma mexicana especifica la verificación de máquinas de ensayo que se usan para efectuar ensayos de materiales a tensión y compresión

La verificación consiste en:

⎯ la inspección, incluyendo los accesorios que se usan durante la aplicación de fuerza;

⎯ la calibración de los sistemas de medición de fuerza.

NOTA Esta norma mexicana se enfoca a la verificación de los sistemas de medición, aplicando fuerzas estáticas. Los valores que se obtienen no son necesariamente válidos cuando se aplican cargas dinámicas o a velocidades altas. En la cláusula 10 se da información relacionada con las pruebas dinámicas.

2 Referencias normativas

Los siguientes documentos de referencia son indispensables para la aplicación de este documento. Para las referencias fechadas, solo es válida la edición fechada. Para las referencias no fechadas solo es válida la última edición del documento de referencia.

⎯ NOM-008-SCFI-2002, Sistema General de Unidades de Medida

⎯ NMX-Z-055-1997-IMNC, Metrología ― Vocabulario de términos fundamentales y generales

⎯ NMX-CH-376-IMNC, Instrumentos de medición – Calibración de instrumentos de medición de fuerza empleados para la verificación de maquinas de ensayo uniaxiales

3 Términos y definiciones

Para los propósitos de este documento, son aplicables los términos y definiciones siguientes:

3.1 calibración conjunto de operaciones con las que siguiendo las condiciones especificadas, se establece la relación entre valores de las magnitudes indicadas por un instrumento de medición, o por un sistema de medición o los valores representados por una medida materializada o un material de referencia, y los valores correspondientes de la magnitud medida con patrones

NOTA 1 Con los valores obtenidos al calibrar, se puede, ya sea, establecer la correspondencia de los valores del mensurando con los indicados por las máquinas o, determinar las correcciones que se les pueden aplicar.


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NOTA 2 Una calibración también puede servir para determinar otras propiedades metrológicas, como pueden ser, las magnitudes que la afectan.

NOTA 3 El resultado de la calibración puede ser consignado en un documento, algunas veces llamado certificado de calibración o informe de calibración.

[NMX-Z-055-1997-IMNC]

4 Símbolos, unidades y sus significados

Para efectos de esta norma se aplican las definiciones establecidas en la Tabla 1.

Tabla 1 — Símbolos y definiciones utilizadas en esta norma

Símbolo Unidad Definición

NF N Capacidad máxima del intervalo de medición del indicador de fuerzas de la máquina para ensayo

iF N Lectura del indicador de la máquina para ensayo a ser verificada, cuando la lectura se hace incrementando la fuerza

'iF N Lectura del indicador de la máquina para ensayo a ser verificada, cuando la lectura se hace disminuyendo la fuerza

F N Fuerza verdadera indicada por el patrón cuando se calibra incrementando la carga

'F N Fuerza verdadera indicada por el patrón cuando se calibra disminuyendo la fuerza

cF N

Fuerza verdadera indicada por el patrón, cuando la fuerza de prueba se aplica incrementando la carga en las series de mediciones complementarias, para el intervalo más pequeño a utilizar

icF N

Lectura de la fuerza en indicador de fuerza de la máquina para ensayo, a ser verificada cuando la lectura se hace incrementando la fuerza; para las series de mediciones complementarias en el intervalo más pequeño que se utiliza.

FFi , N Medida aritmética de las mediciones de Fi y F, efectuadas para la misma fuerza seleccionada.

max min,i iF F

max min,F F N

Valor más alto o más bajo de Fi y F de la misma fuerza seleccionada

0iF N Lectura residual en el indicador de fuerza de la máquina para ensayo, que debe ser verificada después de retirar la fuerza

r N Resolución del indicador de fuerza de la máquina para ensayo.

a % Resolución relativa del indicador de fuerza de la máquina para ensayo

b % Error relativo de repetibilidad del sistema de medición de fuerza de la máquina para ensayo.


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Símbolo Unidad Definición

0f % Error relativo de cero del sistema de medición de fuerzas de la maquina para ensayo

q % Error relativo de exactitud del sistema de medición de fuerza de la máquina para ensayo

ν % Error relativo de reversibilidad del sistema de medición de la máquina para ensayo

aireρ 3/kg m Densidad del aire

mρ 3/kg m Densidad de los pesos muertos

ng 2/m s Aceleración local debida a la gravedad

5 Inspección general de la máquina para ensayo

La verificación de una máquina para ensayo debe realizarse solamente si está en buenas condiciones de trabajo. Para cubrir este propósito, antes de efectuar la calibración de su sistema de medición, debe realizársele una inspección general (ver Anexo A).

NOTA Siguiendo una buena práctica metrológica, hay que efectuar una corrida de calibración previa a cualquier mantenimiento o ajuste de la máquina para ensayo.

6 Calibración del sistema de medición de fuerza de la máquina de ensayo

6.1 Generalidades

Esta calibración debe realizarse en cada uno de los intervalos de fuerza que se usen y para todos los indicadores de fuerza que se usen. Cualquier accesorios que pueda afectar el sistema de medición de fuerzas (por ejemplo la aguja indicadora de carga máxima o el graficador), debe ser verificado de acuerdo de con lo establecido en 6.4.6.

Si la máquina para ensayo tiene varios sistemas de aplicación o medición de fuerzas, debe ser considerado cada uno de ellos como una máquina de ensayo separada. En los casos en que la máquina sea del tipo hidráulico y esté equipada con un pistón de doble acción, debe seguirse el mismo procedimiento.

La calibración debe ser efectuada utilizando instrumentos para medir fuerzas, con excepción de los casos en que las fuerzas a ser verificadas se ubiquen por debajo del límite inferior de la capacidad de los instrumentos que se utilizan para la calibración, para los que hay que usar masas conocidas.´

Cuando se requiere de mas de un instrumento probador de fuerza para calcular un intervalo de fuerza la fuerza máxima aplicada al siguiente instrumento probador de fuerza aplicada al dispositivo mas pequeño debe ser aplicada al siguiente instrumento probador de fuerza de mayor capacidad

La calibración debe realizarse aplicando fuerzas indicadas constantes iF . Cuando el desarrollo de éste método no

sea factible, la calibración puede realizarse aplicando fuerzas verdaderas constantes F .

NOTA 1 La de calibración debe efectuarse haciendo que al aproximarse a los valores por verificar, el incremento de la fuerza se aplique lentamente. La palabra constante significa que el mismo valor “ iF ” o “ F ” se usa para las tres series de mediciones (véase 6.4.5)


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Los instrumentos que se empleen para la calibración, deben tener un certificado o informe de calibración que refiera su trazabilidad a los patrones nacionales.

Los instrumentos probadores de fuerza deben cumplir con los requisitos especificados en la norma mexicana NMX-CH-376-IMNC vigente y ser de una clase igual o mejor que la máquina de ensayo a calibrar. Para el caso de las masas conocidas (pesos muertos), el error relativo de la fuerza generada por los pesos, deben ser igual o menor a ± 0,1%.

NOTA 2 La ecuación exacta que da la fuerza F , en newtons, generada por pesos muertos de masa m , en kilogramos, es:

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡−=

m

airenmgF

ρρ1

Esta fuerza debe calcularse aproximadamente empleando la siguiente ecuación

nmgF =

El error relativo de la fuerza se calcula empleando la siguiente ecuación:

n

nm

gg

mFF ∆

+∆

=∆

6.2 Determinación de la resolución

6.2.1 Escala analógica

El ancho entre de las marcas de graduación sobre las escalas de los indicadores de fuerza de las máquinas, debe ser uniforme y las agujas deben ser de un ancho aproximadamente igual al de una marca de graduación.

La resolución “ r ” del indicador se obtiene determinando la relación existente entre el ancho de la aguja y la distancia de centro a centro entre dos marcas adyacentes de la graduación de la escala (una división de la escala). Se recomienda que las relaciones sean 1:2, 1:5 o 1:10. Para la apreciación de un décimo en las divisiones de la escala, el espacio entre dos marcas debe ser de 2,5 mm o mayor.

6.2.2 Escala digital

La resolución se considera como el incremento de un número en el indicador. Considerando que los motores y controles del sistema tienen que estar operando sin carga, el indicador no debe fluctuar más de un número.

6.2.3 Variación de las lecturas

Si las lecturas varían por más del valor previamente calculado para la resolución (con el instrumento de calibración de fuerza descargado y con los motores y/o controles con que se aplican las fuerzas, operando, para determinar la suma de toda la distorsión que puede derivarse de interferencias eléctricas), la resolución, r , debe ser considerada igual a la mitad del intervalo de la fluctuación más uno.

NOTA 1 Con esto se determina solamente la resolución derivadas de interferencias del sistema y no se toman en cuenta los errores causados por el control, por ejemplo, en las máquinas hidráulicas.

NOTA 2 Para las máquinas equipadas para cambiar automáticamente de intervalo, la resolución del indicador cambia cuando cambia la resolución o ganancia en el sistema..


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6.2.4 Unidad

La resolución, r , debe expresarse en unidades de fuerza

6.3 Determinación previa de la resolución relativa del indicador de fuerza

La resolución relativa del indicador de fuerza, a , se define por la siguiente relación:

100×=Fra

Donde: a es la resolución relativa;

r es la resolución (véase subcláusula 6.2);

F es la fuerza en el punto bajo consideración.

La resolución relativa a , debe ser verificada en cada punto de calibración y no debe exceder el valor que se proporciona en la Tabla 2, para la clase de máquina que se esté verificando.

6.4 Procedimiento de calibración

6.4.1 Alineación del instrumento probador de fuerza

Para fuerzas de tracción, el montaje del instrumento probador tiene que hacerse de manera que se elimine el efecto de pandeo (véase la norma mexicana NMX-CH-376-IMNC). Para el alineamiento del instrumento probador de fuerza en la modalidad de compresión, si la máquina no cuenta con asiento para una rótula, se tiene que montar sobre el instrumento una platina con rótula.

NOTA Si la máquina tiene dos áreas para la ejecución de los ensayos, que trabajen con un mismo sistema para la aplicación e indicación de las fuerzas, puede efectuarse una sola calibración; de tal manera que la compresión que aplique en la parte superior sea representativa de la de la tensión que puede aplicarse en la parte inferior o viceversa. En el reporte tiene que hacerse el comentario adecuado.

6.4.2 Compensación por temperatura

La calibración debe desarrollarse a una temperatura ambiente que se encuentre entre 10 °C y 35 °C. La temperatura a la cual se desarrolla la calibración, debe ser registrada en el informe de verificación (véase Cláusula 9).

Se debe tomar el tiempo necesario para que la temperatura del patrón se adecue con la de la máquina (considerando tipo de patrón, temperatura ambiente de la máquina y del patrón, especialmente cuando haya condiciones que excedan los límites marcados) y, para que se mantenga estable ( ± 2 °C) durante cada corrida de calibración. Si se requiere, deben aplicarse correcciones por temperatura a las lecturas (véase la norma mexicana NMX-CH-376-IMNC).

6.4.3 Acondicionamiento de la máquina de ensayo y del instrumento probador de fuerza

Deben aplicarse cuando menos tres precargas con la máquina al instrumento probador de fuerza ya colocado en posición, entre el cero y la carga máxima que debe ser medida (cuidando que no se rebasen las capacidades del calibrador o de la máquina).


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6.4.4 Procedimiento

Debe desarrollarse aplicando alguno de los siguientes métodos:

a) aplicando con la máquina una fuerza dada iF para hacer su lectura en el indicador de fuerza de la máquina, y anotar la fuerza verdadera F registrada en el instrumento probador de fuerza;

b) aplicando con la máquina una fuerza verdadera F para hacer su lectura en el instrumento probador de fuerza y registrar la lectura de la fuerza iF leída en el indicador de fuerza de la máquina verificada.

6.4.5 Aplicación de las fuerzas de prueba

Deben hacerse 3 series de mediciones incrementando la fuerza. En cada serie debe quedar incluida la medición de por lo menos 5 fuerzas, distribuidas uniformemente dentro de lo posible, entre el 20% y el 100% del alcance de la calibración. Después de cada serie, modifique la posición del instrumento probador de fuerza, girándolo sobre su eje un ángulo aproximado de 120°, o el mayor ángulo posible. Para la clase específica de la máquina, el error relativo no debe exceder los valores dados en la Tabla 2.

NOTA Cuando el mayor ángulo de giro posible sea menor a 90°, hay que descentrar y volver a centrar el instrumento.

Si se requiere que la calibración se haga por debajo del 20% del intervalo de medición del indicador de fuerza de la máquina, se deben efectuar mediciones adicionales en ésta parte baja de la escala, aplicando fuerzas de aproximadamente 10 %, 5 %, 2 %, 1 %, 0,5 %, 0,2 % y 0,1 %, del intervalo de medición del indicador de fuerza de la máquina, dependiendo del límite inferior de calibración

NOTA 1 El límite inferior de calibración puede ser determinado multiplicando la resolución, r , por:

⎯ 400 para la clase 0,5;

⎯ 200 para la clase 1;

⎯ 100 para la clase 2;

⎯ 67 para la clase 3.

Para las máquinas que tienen indicadores que cambian automáticamente de intervalo (auto-intervalo), deben medirse cuando menos dos fuerzas en cada parte del intervalo en la que la resolución no cambie.

NOTA 2 El instrumento patrón debe girarse sobre su eje un ángulo de 120º (cuando sea posible) antes de cada serie de mediciones que se efectúen después de la precarga.

Para cada una de las fuerzas de prueba que se seleccionen para ser medidas en las series de calibración, deben calcularse las medias aritméticas de los valores que se obtengan. Con esos promedios se deben calcular los errores relativos de exactitud y de repetibilidad del sistema de medición de fuerza de la máquina. (véase la subcláusula 6.5).

El cero de la escala de la máquina debe ser ajustado antes de iniciar cada serie de mediciones. En caso de que tenga indicadores analógicos, debe verificarse que las agujas se balanceen libremente alrededor del cero o que, si tiene indicador digital, cualquier caída abajo del cero sea registrada de manera inmediata en el indicador, por ejemplo, con un signo (+ o -).

Se debe anotar el error relativo de cero que se calcula usando la siguiente ecuación:

100N

i00 ×=

FF

f


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6.4.6 Verificación de los accesorios

Se deben verificar tanto el buen funcionamiento de la máquina como la resistencia debida a la fricción que puede ser generada por el uso de los accesorios mecánicos (aguja indicadora de carga máxima, graficador) aplicando alguno de los siguientes métodos, dependiendo de si la máquina se usa normalmente con los accesorios o no:

a) en las máquinas en que se usan normalmente los accesorios: se deben realizar 3 series de mediciones (véase la subcláusula 6.4.5) con los accesorios acoplados (véase la subcláusula 6.4.5), para cada uno de los intervalos de medición en uso y una serie complementaria de mediciones sin accesorios, abajo del límite inferior del intervalo.

b) en las máquinas en que los accesorios no se usan normalmente: se deben realizar 3 series de mediciones con fuerza ascendentes (véase la subcláusula 6.4.5) con los accesorios desconectados en cada intervalo de medición usado y una serie complementaria de mediciones con los accesorios conectados en el intervalo más pequeño.

En ambos caso, se debe calcular el error relativo de exactitud “ q ” para las 3 series de mediciones. El error relativo de repetibilidad “b ” debe calcularse para las 4 series. Los valores obtenidos de “b ” y “ q ” deben estar de acuerdo a lo establecido en la Tabla 2 para la clase de la máquina sujeta a consideración y cumplirse las condiciones adicionales siguientes:

⎯ cuando se calibra con fuerzas indicadas constantes:

)15,1100 q

FFF

c

ci <−

1) El valor de " q " está establecido en la Tabla 2

⎯ cuando se calibra con fuerzas verdaderas constantes:

qF

FFic 5,1100 <−

6.4.7 Verificación de la afectación por el desplazamiento del pistón

Para máquinas hidráulicas, en las que la presión del sistema de aplicación de cargas se utiliza también para medir las fuerzas de prueba, se debe verificar la influencia que tiene el desplazamiento del pistón en el intervalo de medición más bajo de la máquina, durante las tres series de medición. Por esto, la posición del pistón tiene que ser diferente en cada una de las tres series. (véase la subcláusula 6.4.5).

NOTA En el caso de máquinas hidráulicas de doble pistón (véase la subcláusula 6.1), es necesario hacerlo para ambos pistones.

6.4.8 Determinación del error relativo de reversibilidad

Esta determinación debe realizarse a solicitud de parte.

Los errores relativos de reversibilidad se determinan realizando la calibración, midiendo primero las mismas fuerzas que se seleccionan para efectuar la verificación al incrementar las fuerzas hasta alcanzar la máxima (cargando), y luego al disminuirla (descargando)

Los errores relativos de irreversibilidad se determinan con las diferencias que se registran entre los valores de las fuerzas indicadas en los dispositivos de medición de las máquinas, primero al aumentar la fuerza y luego al disminuirla (véase Figura 1), utilizando la siguiente ecuación:


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100×−′

=F

FFv

Para el caso particular de las calibraciones que se realizan con fuerzas verdaderas constantes:

100´

×−

=F

FFv ii

Esta verificación debe realizarse tanto en el intervalo más bajo como en el más alto de la máquina de ensayo.

In

dica

ción

de

fuer

za e

n el

indi

cado

r

Figura 1 — Diagrama esquemático para determinar la reversibilidad

6.5 Evaluación del indicador de fuerza

6.5.1 Error relativo de exactitud

Los errores relativos de la exactitud se expresan como porcentaje de los promedios de las fuerzas verdaderas, F , por medio de la siguiente ecuación:

100×−

=F

FFq i

Para el caso particular de las calibraciones que se realizan con fuerzas verdaderas constantes, los errores relativos de exactitud se obtienen por medio de la siguiente ecuación:

100×−

=F

FFq i


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6.5.2 Error relativo de repetibilidad

El error relativo de repetibilidad b , para cada una de las fuerzas de prueba, es igual a la diferencia que se determina entre el valor más alto y más bajo obtenidos al medir, con respecto al promedio. Se obtiene por la siguiente ecuación:

100minmax ×−

=F

FFb

Para el caso particular de las calibraciones que se realicen con fuerzas verdaderas constantes, el error relativo de repetibilidad se obtienen de la siguiente manera:

100minmax ×−

=F

FFb

6.5.3 Concordancia entre dos patrones en la medición

Cuando se requiera emplear dos patrones para calibrar un intervalo de medición que no pueda ser cubierto empleando un solo patrón y se apliquen las mismas fuerzas nominales, por separado, a cada uno de ellos; la diferencia entre los errores relativos de exactitud del sistema de medición de la máquina de ensayo que se calculan con los valores registrados con ambos patrones, no debe exceder de 1,5 veces las cantidades marcadas para los valores de repetibilidad correspondientes a la clase de las máquinas que se dan en la Tabla 2, Es decir

bqq 5,121 ≤− .

7 Clase de intervalo de la máquina para ensayo

En la Tabla 2 se dan los valores máximos permisibles de error y de resolución, para caracterizar la clase de los intervalos de una máquina de ensayo.

Se considera que un intervalo de medición de de un indicador de fuerza cumple con los requerimientos marcados para una clase determinada, si la inspección es satisfactoria cuando menos entre el 20% y el 100% del mismo.

Tabla 2 — Valores de los errores relativos del sistema de medición con los que se caracteriza un intervalo

Máximo valor permisible %

Error relativo de

Clase de máquina Exactitud

q

Repetibilidad con cambio de posición

b

Reversibilidada

v

Cero

0f

Resolución relativa a

0,5 ±0,5 0,5 ±0,75 ±0,05 0,25

1 ±1,0 1,0 ±1,5 ±0,1 0,5

2 ±2,0 2,0 ±3,0 ±0,2 1,0

3 ±3,0 3,0 ±4,5 ±0,3 1,5

a La verificación de la reversibilidad debe ser solo realizada a solicitud de parte (véase 6.4.8)


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8 Informe de verificación

8.1 Generalidades

El informe de verificación debe contener como mínimo, la siguiente información:

8.2 Información general

a) la referencia a ésta norma mexicana;

b) la identificación de la máquina de ensayo (marca, tipo, número de serie y si se conoce, el año de manufactura) y, si es aplicable, información especifica del transductor de fuerza (marca, tipo, número de serie);

c) la localización de la máquina (domicilio);

d) la identificación del instrumento(s) probador(es) de fuerza utilizado(s) (marca, tipo, número de serie, número de certificado de calibración, trazabilidad y fecha de expedición del certificado;

e) temperaturas promedio registradas durante la calibración;

f) fecha de verificación;

g) nombre o marca del laboratorio que calibró.

8.3 Resultados de la verificación

Los resultados de la medición deben mencionar:

a) cualquier anomalía encontrada durante la inspección general;

b) para cada sistema de medición de fuerzas utilizado, la clase de cada intervalo verificado y si se solicitan, los valores de reversibilidad;

c) el límite inferior de cada intervalo al cual se aplica la evaluación.

9 Intervalos entre verificaciones

La determinación del tiempo en el que se deben efectuar dos verificaciones consecutivas, depende del tipo de máquina de ensayo, del nivel de mantenimiento y del uso de la máquina bajo circunstancias normales. Se recomienda que las verificaciones se realicen e a intervalos que no excedan 12 meses.

En los casos en que la máquina requiera de ser desensamblada para cambiarla de ubicación o para hacerle reparaciones mayores, debe ser verificada.

10 Bibliografía

[1] International Standard ISO 7500/1 1986, Metallic metals – Verification of uniaxial testing machines – Part 1: Sensible testing machines

[2] ISO 7500-1, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system


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[3] ISO 6892, Metallic materials — Tensile testing at ambient temperature

[4] ISO 9513, Metallic materials — Calibration of extensometers used in uniaxial testing

[5] ASTM E467-90, Standard Practice for Verification of Constant Amplitude Dynamic Loads on Displacements in an Axial Load Fatigue Testing System

[6] DIXON, M.J., Dynamic Force measurement, chapter 4, 55-80 in Materials Metrology and Standards for Structural Performance, Ed; DYSON, B.F., LOVEDAY, M.S. and GEE, M.G., Chapman and Hall, London (1995)

[7] SAWLA, A., Measurement of dynamic forces and compensations of errors in fatigue testing, Proceedings of the 12th IMAKO World Congress "Measurement and Progress", Beijing, China. Vol.2 (1991), 403-408

[8] International vocabulary of basic and general terms in metrology (VIM), BIPM, IEC, FICC, ISO, OIML, IUPAC, IUPAP, 2nd edition, 1993

[9] OIML document, Vocabulary of Legal Metrology, Fundamental Terms, chapter 9, 1978

11 Concordancia con normas internacionales

Esta norma mexicana concuerda totalmente con la norma internacional ISO 7500-1:2004, Metallic materials — Verification of static uniaxial testing machines — Part 1: Tension/compression testing machines — Verification and calibration of the force-measuring system".


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Anexo A (informativo)

Inspección general de la máquina de ensayo

A.1 Generalidades

La inspección general de una máquina para ensayo (véase cláusula 5) debe llevarse a cabo antes de calibrar el sistema de medición de fuerzas, y debe comprender lo siguiente:

A.2 Examen visual

Durante el examen visual se debe verificar:

a) que la máquina esté en buenas condiciones de trabajo y que su estado general no se encuentre alterado por condiciones que la afecten negativamente, tales como:

⎯ desgaste pronunciado o defectos en los elementos que guían el movimiento de los cabezales y de las mordazas;

⎯ juego en el montaje de las columnas y cabezales fijos;

b) que la máquina no haya sido afectada por las condiciones ambientales (vibración, efectos de corrosión, variaciones de temperatura del local donde se encuentra instalada, interferencias en el suministro de la energía eléctrica, etc.);

c) si se usan varias masas para cambiar los intervalos, cuando el indicador de fuerzas opera con sistemas de péndulo para medirlas, tienen que estar correctamente identificadas.

A.3 Inspección de las estructura de la máquina

La inspección debe efectuarse, para asegurarse de que la estructura y los mecanismos de sujeción, permiten que la fuerza sea aplicada axialmente.

A.4 Inspección del mecanismo de manejo de los cabezales

Debe verificarse que el mecanismo de manejo de los cabezales permita que las fuerzas se apliquen de manera suave y uniforme, para que se puedan registrar las variaciones con la exactitud requerida.

NOTA El mecanismo con que se aplican las fuerzas, debe tener la capacidad para controlar las velocidades de deformación que se requieren para determinar las propiedades mecánicas de las piezas que se someten a ensayo.


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Anexo B (informativo)

Inspección de las platinas para compresión de las máquinas de ensayo

Las platinas (placas) con se aplican las fuerzas de compresión, pueden, tanto estar fijas en las máquinas, como ser accesorios específicos.

Para que se cubran los requerimientos específicos de funcionamiento de la máquina, se debe verificar que las platinas cumplen sus funciones satisfactoriamente.

En las platinas, la desviación máxima de la planicidad en las superficies con que se aplican las fuerzas, no debe exceder de 0,01 mm, medidos en cada 100 mm de cualquier dirección. Si no son fijas, no deben tener juego donde se acoplen.

Cuando las platinas con que se aplican las cargas sean de acero, la dureza de las superficies con que se aplica las cargas debe ser igual o mayor a 55 HRC (valor de Dureza Rockwell, de la escala C del durómetro). Si por el tamaño de este tipo de platinas o por que no se pueda acceder a servicios adecuados para verificación de esta característica, verificar que para la ejecución de ensayos, mantengan la planicidad requerida.

Cuando las máquinas se utilizan para ensayos de especimenes que puedan afectarse de manera sensible por efectos de pandeo durante la aplicación de las fuerzas, debe verificarse que la platina superior asiente en un aditamento con rótula que cuando se encuentre aplicando ninguna fuerza, prácticamente no presente ningún juego entre sus partes y que en estas condiciones pueda girar fácilmente 3° como máximo, para alinear las fuerzas.


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Anexo C (informativo)

Método alternativo para la clasificación de la máquina de ensayo

Este método alternativo con el que se pueden clasificar las máquinas para ensayos, está basando en el concepto de error global, que requiere que todos los valores estén dentro de ciertos límites (no solo los valores).

Los errores relativos de exactitud de las máquinas para ensayo quedan determinados por los porcentajes de las fuerzas aplicadas o por los de las indicadas por la máquina de ensayo. Usando los marcados en la Tabla 1, Los errores relativos se calculan como sigue:

100×−

=F

FFq i

Los errores de repetibilidad se determinan, tomando como base la definición que para la repetibilidad se da en el vocabulario de la OIML, cambiándole solamente una de las variables, siendo esta, la aplicación de fuerzas aproximadamente iguales. En estos casos, los cálculo de repetibilidad con que se determina la exactitud de la máquina de ensayo se hacen a partir de la aplicación de unas series de fuerzas que sean aproximadamente del mismo valor que los seleccionados para otras series. Se recomienda, que para la determinación de la repetibilidad, sea requerida la aplicación de cuando menos dos fuerzas de aproximadamente el mismo valor en cada uno de los que se seleccionen para ser verificados en cada serie y. que se calculen con de las diferencia algebraicas de los errores de exactitud.

21 qqb −=

En donde 1q y 2q son los errores relativos de cada fuerza aplicada.

Ya que la segunda aplicación de fuerza no tiene que es idéntica a la primera, las variables que pueden asociarse con las habilidades del operador o con parámetros del control de la máquina que no tengan influencia en la repetibilidad o en la exactitud de la medición de fuerza.

La clasificación de los intervalos de las máquinas para ensayo que se marcan en la Tabla 2, no se modifican, solamente cambia el método para efectuar los cálculos de la exactitud y de la repetibilidad. El uso de este método hace más sencilla la automatización de los procesos de calibración.

NOTA Si se usa este método alternativo, hay que hacer referencia a él, en el reporte correspondiente.


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Anexo D (informativo)

Incertidumbre de los resultados de calibración de los sistemas de medición de

fuerza

D.1 Introducción

Es posible calcular la incertidumbre de los sistemas de medición de fuerza en el momento de la calibración, ya sea a partir de los límites especificados o a partir de las lecturas tomadas. Estos cálculos se detallan en las siguientes subcláusulas.

Ya que el error de exactitud, conocido como sesgo, no se corrige durante la calibración, si éste cae dentro de las especificaciones de la Tabla 2, el intervalo dentro del cual el error relativo, E, puede razonablemente esperarse que caiga, debería ser E q U= ± , en donde q es el error relativo de exactitud definido en la subcláusula 6.5.1 y U es la incertidumbre expandida [3].

D.2 Fuerzas ascendentes

D.2.1 Estimación del error relativo medio

La mejor estimación del error relativo medio en la fuerza indicada por la máquina de ensayo es el error relativo de exactitud q , asociado con la incertidumbre expandida U , que está definida por:

∑−×=×=

n

i ic ukukU1

2 (D.1)

En donde:

k es el factor de cobertura

cu es la incertidumbre combinada

1u a nu son las incertidumbres estándar relevantes

1u a nu incluye los términos relativos a la repetibilidad, resolución y transferencia del patrón. Otras contribuciones a la incertidumbre que necesitan ser consideradas pueden ser los efectos de carga final (aplicación de la fuerza) y la influencia del operador.

D.2.2 Repetibilidad

La incertidumbre estándar asociada a la repetibilidad, repu , es la desviación estándar del valor medio del error relativo estimado.


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( ) ( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−= ∑

=

n

jjrep FF

nFnu

1

2

111001

(D.2)

En donde:

n es el número de lecturas en cada fuerza discreta

jF es la fuerza medida (unidades de fuerza)

F es la media aritmética de los n valores medidos para cada fuerza discreta (unidades de fuerza)

Cuando se emplea el método alternativo para la clasificación de las máquinas de ensayo (Véase Anexo C), entonces:

( ) ( )∑ −−

=2

11 qq

nu irep (D.3)

En donde:

n es el número de lecturas en cada fuerza discreta

iq es el error medido en cada fuerza discreta (%)

q es la media del error medido en cada fuerza nominal (%)

D.2.3 Resolución

La incertidumbre estándar relacionada con la resolución relativa, resu , se puede obtener a partir de una distribución rectangular.

32aures = (D.4)

D.2.4 Patrón de transferencia

La incertidumbre estándar relacionada con el patrón de transferencia stdu está dada por:

2222 CBAuu calstd +++= (D.5)

En donde:

calu es la incertidumbre estándar relativa de calibración

, y A B C son, en donde sea relevante, las contribuciones debidas a la temperatura, deriva y ecuación de ajuste.

NOTA En dispositivos compensados por temperatura, empleados dentro de sus especificaciones, no será necesario considerar esta fuente de incertidumbre debida a la temperatura


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D.2.5 Incertidumbre expandida

La incertidumbre combinada que incluye todas las incertidumbres relevantes, se multiplica por el factor de cobertura, k , obteniendo así la incertidumbre expandida, u . Se recomienda usar el valor 2=k , aunque k , puede ser también calculado a partir del número efectivo de grados de libertad. Se deben seguir los principios establecidos en la [3] de la cláusula de Bibliografía.

El error estimado, E , podría, razonablemente, encontrarse dentro del intervalo:

UqEUq +≤≤− (D.6)

y la fuerza media generada, F , puede ser expresada como:

( )UqFFF ii ±−≈

100

D.3 Fuerzas decrecientes

Para fuerzas decrecientes, la incertidumbre combinada cu´ , se calcula a partir de las contribuciones a la incertidumbre para q y v . La contribución a la incertidumbre de v , se asume que sea la misma que para el error de exactitud con

fuerzas crecientes q . La incertidumbre combinada cu´ se estima como:

cc uu ×= 2´ (D.8)

La incertidumbre combinada se multiplica por el factor de cobertura, k , para dar la incertidumbre expandida 'U . Puede esperarse que el error relativo estimado medio, 'E , quede dentro del: intervalo:

( ) '' UvqE ±+= (D.9)

En donde:

q es el error relativo de exactitud con fuerzas crecientes

v es el error relativo de reversibilidad

La fuerza media decreciente aplicada, 'F , se puede expresar como:

( )[ ]'100

''

' UvqFFF ii ±+−≈ (D.10)

EJEMPLO

⎯ fuerza indicada por la máquina: 100,0 kN, resolución 0,5 kN

⎯ fuerza creciente medida en el patrón (corridas 1 a 3): 100,1 kN, 100,8 kN y 100,9 kN

⎯ fuerza decreciente medida en el patrón (corrida 4): 99,5 kN


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⎯ incertidumbre estándar del patrón de transferencia %12,0 ±=stdu

⎯ no existen influencias significativas por temperatura o acoplamiento

⎯ no existe error de cero ni influencia del operador

⎯ el error relativo de exactitud de la máquina q = -0,60%, cumple con el criterio clase 1

⎯ error relativo de repetibilidad de la máquina b =0,80% cumple con el criterio clase 1

⎯ error relativo de reversibilidad de la máquina v =+1,39% cumple con el criterio clase 1

⎯ resolución relativa de la máquina a =0,50% cumple con el criterio clase 1

⎯ repu = ± 0,25% (desviación estándar del error estimado medio)

⎯ resu = ± 0,14% (incertidumbre por resolución)

⎯ stdu = ± 0,12% (incertidumbre estándar del patrón)

⎯ cu = ± 0,31% (raíz de la combinación de suma de los cuadrados de las tres componentes anteriores)

⎯ ''cu =± 0,44% (raíz de la combinación de la suma de los cuadrados para las componentes crecientes y

decrecientes)

⎯ U = ± 0,62% (producto de la incertidumbre combinada con 2=k )

⎯ 'U = ± 0,88% (producto de la incertidumbre combinada creciente y decreciente con k =2)

( )62,060,0 ±−=E % (intervalo esperado del error medio con fuerzas crecientes)

( )⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ±−≈ 62,060,0

100i

iFFF kN (intervalo esperado de la fuerza media creciente)

( )88,079,088,039,160,0' ±=±+−=E % (intervalo esperado del error medio con fuerzas decrecientes)

( )⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛±≈ 88,079,0

100'

'i

iFFF (intervalo esperado de la fuerza media decreciente)

NOTA El procedimiento anterior da como resultado la incertidumbre media del error de exactitud estimado durante la calibración de la máquina de ensayo, no nos da ninguna incertidumbre asociada con la aplicación de una sola fuerza, ni tampoco es representativa de la incertidumbre de la máquina cuando durante su uso deberán considerarse otros factores de incertidumbre tales como: la alineación del espécimen, la temperatura, la deriva y los acoplamientos.


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F13B IM

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ge = general te = técnico

ed = editorial Im

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al correo electrónico: normalizacion@

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1 2

3 4

5 6

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subcláusula (ejem

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entarios (a ser llenado por el secretariado)


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IEC 1083-1:1991 NMX-CH-145/1:1996 IMNC

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ISO 6143:2001 NMX-CH-6143-IMNC-2008

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ISO 389-2: 1994 NMX-CH-389-2-IMNC-2008

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ISO 389-4: 1994 NMX-CH-389-4-IMNC-2008

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