La metrología actual

Un sistema que ha cambiado los conceptos de diseño y verificación en 30 años

Los primeros pasos en las técnicas de metrología nos retrotraen al siglo pasado, cuando Brown & Sharpe desarrollaron el primer pie de rey y el primer micrómetro. En teoría, la maquinaria de medición como la conocemos hoy data de 1944 y los controles numéricos de las mismas de 1960, pero el famoso constructor de buques para la Copa América, Herrendorf, que la ganó de 1895 a 1920, utilizó para el dimensionado de los escantillones a escala natural una máquina tridimensional Brown & Sharpe de manejo manual construida en ¡1875!

Tanto en los departamentos de recepción y verificación de productos en las empresas como en las empresas de diseño y construcción de moldes, los sistemas numéricos han sustituido totalmente a los medios manuales de medición de piezas o de generación y verificación de modelos y prototipos. Se mide todo, tanto piezas de superficie dura, mediante palpadores o mediante sistemas sin contacto por laser en los casos de superficies blandas.

Los sistemas de medición se han hecho imprescindibles tanto para verificar las piezas que se reciben de subcontratistas como para verificar la precisión de los propios útiles de control de las mismas. Existen programas que conectan estas máquinas con los ordenadores que trabajan en sistemas CAD de dos y tres dimensiones, y son capaces de medir y auxiliar en el diseño de piezas de cualquier dimensión, desde unos pocos milímetros a 40 metros o más. Las máquinas ayudan a interrelacionar las formas libres del styling y convertirlas en modelos digitales permitiendo la ingeniería inversa en la fabricación de moldes, con el consiguiente ahorro de tiempo y coste.

Funcionamiento de los equipos

La metrología dimensional abarca un amplísimo campo de mediciones, desde centésimas y milésimas de milímetro, hasta muchas decenas de metros. En el primer caso, existen microscopios electrónicos que permiten una medición precisa que se combina con una programación específica de medición.

Un porcentaje elevado de piezas tienen dimensiones que permiten su control mediante equipos de mesa, convenientemente completados con soportes especiales para permitir la verificación en serie de piezas de precisión. Estos equipos están equipados con palpadores que adoptan diversas formas para acceder a zonas difíciles y se basan en una mesa de granito africano sobre la que se depositan las piezas y el palpador puede estar asociado con un sistema tridimensional de brazo o de puente. Existe otro sistema de medición, basado en la triangulación con rayos laser en lugar de palpadores, para los casos en que las piezas a medir tengan una superficie blanda en la que se perdería la precisión del palpador. El sistema de triangulación con laser se utiliza también para medir distancias en obra pública con equipos móviles.

Las grandes piezas presentan un problema especial porque no es posible preparar mesas de medición con dimensiones del orden de decenas de metros. Concretamente, Boeing dispone en Seattle de un equipo que le permite verificar alas de aviones de hasta 40 m de longitud. Para superar este problema se han diseñado ingeniosos sistemas que crean un espacio virtual en el que se sitúa la pieza a medir. Debe tenerse en cuenta que ni siquiera las guías de soporte de las correderas sobre las que viaja el equipo de medición son precisas; su construcción suele ser una simple pista de hormigón armado sobre la que se montan las vigas de guía para el recorrido del sistema de medición. Estas guías no son tampoco un equipo de precisión.

Sin embargo, la precisión se consigue generando un espacio virtual, mediante un primer recorrido de los sistemas de medición que suelen ser duales, en que en una especie de ballet, los palpadores de los dos equipos enfrentados van definiendo el espacio virtual que tiene una gran precisión. Una vez efectuada esta operación, pueden situarse las piezas en la zona pre-dimensionada y se efectúa un segundo recorrido, esta vez de medición, que se efectúa con referencia al citado espacio virtual. Los programas de cálculo asociados convierten las cotas obtenidas en una medición definitiva.

Condiciones para la medición

Una vez establecida la fiabilidad de los equipos, es importante que no existan variaciones de temperatura que falsearían los resultados. Por esta razón, no sólo debe mantenerse un acondicionamiento térmico en la sala de medición, sino que deben acondicionarse también las piezas parta evitar que cedan calor que pueda alterar el funcionamiento del equipo.

Se han podido constatar efectos curiosos en piezas de gran dimensión como carrocerías de automóvil, que han estado expuestas al sol por uno de sus lados y que al medir sus cotas en través han dado diferencias de medida de varios centímetros. Estas dilataciones tan importantes son la razón de que no pueda utilizarse en las puertas, por ejemplo, un ajuste tan perfecto como en las de un mueble de calidad, porque quedarían bloqueadas al someterse a temperaturas importantes.