Par torsional - Centro Nacional de Metrología

MÉXICO
CENTRO NACIONAL DE METROLOGÍA
DIVISIÓN DE FUERZA Y PRESIÓN
ESPECIALIDAD DE FUERZA Y PAR TORSIONAL
La especialidad de fuerza y par torsional, forma parte de la División de Metrología de
Fuerza y Presión del Centro Nacional de Metrología (CENAM, México). Las
actividades a cargo de esta especialidad son:
•Calibración de equipos de medición de alta exactitud (principalmente a laboratorios
secundarios mexicanos).
•Asesoría.
•Proyectos de investigación y desarrollo (a clientes externos y dentro del CENAM).
•Entrenamiento (cursos, estancias en laboratorios).
•Evaluación de la capacidad técnica de laboratorios.
LABORATORIOS
El grupo tiene 3 laboratorios,
•Laboratorio de Fuerza de Masas Suspendidas (Patrones Nacionales Primarios).
•Laboratorio de Máquinas de Transferencia de Fuerza.
•Laboratorio de Par Torsional.
Laboratorio de Fuerza de Masas
Suspendidas (Patrones Nacionales
Primarios).
Laboratorio de Máquinas de
Transferencia de Fuerza.
Un patrón primario en la magnitud de fuerza
es aquel que por medio de masas
suspendidas, aplica pesos directamente sin la
intervención de algún mecanismo de
amplificación. Este método genera la más alta
exactitud en la medición de fuerza y esta
diseñado de tal forma que las masas actúan
de manera independiente entre si mismas.
CENAM cuenta con tres máquinas con este
principio de operación, que incluyen alcances
de medición de 3 kN, 50 kN y 150 kN
respectivamente, siendo estos sistemas el
primer eslabón en la cadena de trazabilidad
nacional en la magnitud de fuerza. La
incertidumbre relativa máxima es de 3 x 10 -5.
Máquinas de Transferencia de Fuerza (CENAM)
En este laboratorio se cuenta con patrones
secundarios, (celdas de carga) los cuales son
calibrados por medio de patrones primarios
en el PTB de Alemania.
Estos instrumentos se utilizan en conjunto
con máquinas de transferencia, las cuales
están diseñadas para comparar directamente
un patrón de referencia y a un instrumento en
calibración, aplicando valores de fuerza de
manera simultanea, por medio de un sistema
hidráulico de carga sostenible.
Con estas máquinas se pueden calibrar
celdas de carga, anillos de carga,
dinamómetros,
cápsulas
de
mercurio,
tensómetros, con un alcance máximo de
medición de 2 MN en los sentidos de tracción
y/o compresión, con una incertidumbre
relativa de 0,05 %.
Patrón primario de fuerza (MMS 3 kN)
En este laboratorio se calibran celdas de carga
y anillos de carga de alta exactitud, en
sentidos de tensión yo compresión, los que a
su vez son empleados como patrones de
transferencia.
En proximas fechas la
trazabilidad
en
este
laboratorio
será
al
Laboratorio de Fuerza de
Masas Suspendidas, por
medio de un sistema de
sumatoria de fuerzas
(Build Up System), con
alcances de 500 kN y 1,5
MN
Sistema de sumatoria
de fuerzas
Laboratorio de Par Torsional
El Par Torsional es una magnitud derivada de la
fuerza aplicada a un cuerpo, a una distancia
perpendicular a un eje, tal que se genere en él
una rotación alrededor de ese eje.
T=F·d
F
d
El método primario, llamado así por ser
derivado de las magnitudes fundamentales
masa, longitud y tiempo (M, L, T), para la
generación de la magnitud de Par Torsional,
consiste en el uso de masas suspendidas,
que aplican peso y se colocan en el extremo
final de un brazo de palanca produciendo
una torsión. La incertidumbre relativa que se
puede alcanzar con este método en sistemas
comerciales es del 0,01%. (k = 2)
Se dice que una barra (elemento cilíndrico
elástico) es sometido a torsión cuando en cada
uno de sus extremos es aplicado un par
torsional, el cual es equilibrado por su
resistencia interna. Si a este elemento, se le
mide su deformación (manteniéndola dentro de
sus límites elásticos) por cualquier método,
(óptico, mecánico o eléctrico), y asignamos una
correspondencia de la deformación observada
con el par torsional aplicado con un método
primario por ejemplo, entonces el sistema
completo es un instrumento de medición de par
torsional.
θ
+
+T
Cuerpo
elástico
--T
deformación
Elemento elástico sometido a torsión
En base a lo anterior, existen varios dispositivos
para la medición de par torsional, tales como:
transductores, herramientas de medición de
par, comúnmente llamados torquímetros,
dinamómetros.
La mejor incertidumbre relativa que se puede
alcanzar
con
los
equipos
descritos
anteriormente puede ser del 0,1% hasta el 1%
de la lectura.
Patrón Primario de Par Torsional
(CENAM)
Un método de menor exactitud para la medición
de par torsional se basa en el principio de medir
la deformación de un cuerpo elástico.
Sistema de Transferencia de Par Torsional
(CENAM)
ESPECIALIDAD DE FUERZA Y PAR TORSIONAL
Personal
JORGE C. TORRES GUZMÁN
Doctorado en Ingeniería Mecánica,
Maestría en Ciencias, Ingeniero Mecánico
Electricista.
EXPERIENCIA: 11 años
e-mail: jorge.torres@cenam.mx
Jefe de la División de Fuerza y Presión
ALEJANDRO CÁRDENAS MOCTEZUMA
Ingeniero Industrial
EXPERIENCIA : 8 años
e-mail: acardena@cenam.mx
FERNANDO MARTÍNEZ JUÁREZ
Ingeniero Mecánico
EXPERIENCIA : 4 años
e-mail: femartin@cenam.mx
DANIEL RAMÍREZ AHEDO
Ingenierío Mecánico
EXPERIENCIA : 10 años
e-mail: dramirez@cenam.mx
Coordinator del grupo de Fuerza y
Par Torsional
J. JESÚS GALVAN MANCILLA
Ing. En Instrumentación y Control de Procesos
EXPERIENCIA : 7 años
e-mail: jgalvanl@cenam.mx
FERNANDO MARTÍNEZ MERA
Técnico Superior Universitario en
Informática.
EXPERIENCIA : 5 años
e-mail: fermati@cenam.mx
FRANCISCO J. FLORES MARTÍNEZ
Tesis de Ingeniero Electromecánico.
EXPERIENCIA : 3 años
e-mail: fflores@cenam.mx
ARTÍCULOS PUBLICADOS
EN ESPAÑOL:
Ramírez Ahedo D., Torres Guzmán J. C., Diseño y Construcción del Patrón Primario Nacional de Par Torsional
en México, Simposio de Metrología, Mayo de 2001.
Galván J., Torres J. C., Ramírez D., Sistema de Control para el patrón Nacional de Par Torsional, Congreso
Nacional de Instrumentación, SOMI XV, MTE 1-1. Querétaro 2001.
Torres Guzmán J. C., Guía y Lineamientos Generales para la Comparación de Patrones de Medición, IV
Congreso Internacional y XVI Nacional de Metrología y Normalización. Guadalajara. Octubre 2000.
Ramírez Ahedo D., Torres Guzmán J. C., Determinación de la Mejor Capacidad de Medición en Máquinas de
Medición de Fuerza, Memorias del XV Seminario Nacional de Metrología, ISN-0188-4328, Querétaro,
México. Octubre 1999.
Torres Guzmán J. C., Ramírez Ahedo D., Aseguramiento de la calidad en las Mediciones de Fuerza, Memorias
del XV Seminario Nacional de Metrología, ISN-0188-4328, Querétaro, México. Octubre 1999.
Ramírez D., Torres J.C., Peschel D., Diseño y Construcción de un Sistema de Medición de Par Torsional
Secundario en CENAM (México). Memorias del congreso Metrología ‘96. La Habana, Cuba. Octubre de 1996.
Torres Guzmán J. C., Ramírez Ahedo D., Mida su Fuerza para Aumentar su Productividad. Memorias del
congreso PROMET. Noviembre de 1995.
Torres Guzmán J. C., Análisis de Elementos Finitos en Metrología. Memorias del 1er Congreso Nacional de
Ingeniería Mecánica. Puebla, Puebla. Noviembre de 1995.
EN INGLÉS:
Ramírez Ahedo D., Torres Guzmán J., Cruz J.P., Saffar J. M., Force Standards Comparison between Mexico
and Brazil, Proceedings of the 17th International Conference on Force, Mass, Torque and Pressure
Measurements, IMEKO TC3, 17-21, Istanbul, Turkey. Septiembre, 2001.
Torres Guzmán J. C., Ramírez Ahedo D., Dead Weight Force Machines comparison within the Interamerican
Metrology System, Proceedings of the 17th International Conference on Force, Mass, Torque and Pressure
Measurements, IMEKO TC3, 17-21, Istanbul, Turkey. Septiembre, 2001.
Torres J. C., Franco A., Mendoza J., Determination of the Masses’ Value and Uncertainty for the 150 kN Force
National Standard from CENAM Mexico. IMEKO TC3/APMF ‘98. Taejon Corea. Septiembre de 1998. Torres
Guzmán J. C., Ramírez Ahedo D., Medición Primaria de Par Torsional. XIV Seminario Nacional de
Metrología. Aguascalientes, Ags. Agosto de 1998
Qingzhong Li, Torres J., Ramírez D., Force National Standards Comparison between CENAM/Mexico and
NIM/China. Memorias del Simposio de Metrología 2002, Santiago de Querétaro México, 145-149, Mayo 2002.