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Programa reconocido como sustancialmente

Equivalente por el Canadian Engineering Acreditation Board (CEAB)

PROGRAMA DEL CURSO

Bachillerato y Licenciatura en Ingeniería Mecánica

1. Nombre del Curso Metrología e Instrumentación

2. Sigla IM-0303

3. Profesores Teoría:

Grupo 001: Ing.Raziel Farid Sanabria Sandí

Laboratorio:

Grupo 051:Ing. Leonora de Lemos Medina

Grupos 052 y 053: Ing. Rubén Madrigal Conej

4. Número de créditos 3

5. Requisitos IM-0203 Dibujo II

II-0305 Probabilidad y estadística I

6. Ciclo y año I– 2016

7. Horario

7.1 Horas de teoría 2 por semana (Aula: 111 IN, K: 11:00 h a 12:50 h)

7.2 Horas de laboratorio 4 por semana (Grupo 051 M: 13:00 h a 16:50 h, Grupo 053 J: 13:00 h a 16:50 h y Grupo 052 V: 7:00 h a 10:50 h), Taller de la Escuela de Ingeniería Mecánica

7.3 Horas de consulta 1horas por semana (K: 10:00 h a 11:00 h). También se atenderán consultas vía telefónica al



Móvil: 8979-6759 o al correo electrónico: [email protected].

8. JUSTIFICACIÓN DEL CURSO

La Metrología, como ciencia de las mediciones, se ha convertido en un campo de acción trascendental en la ingeniería actual. Esto se debe a la necesidad de garantizar calidad en las mediciones, ya sea para demostrar intercambiabilidad de piezas, verificación de disposiciones legales, competencia técnica en Sistemas de Gestión de la Calidad y cualquier otro aspecto relacionado con mediciones adecuadas. Es por ello que se hace necesario establecer sistemas de medición para aquellas mediciones técnicamente relevantes y comprender la importancia del control metrológico de los mismos.

En este curso se tratará el tema de las mediciones en las principales magnitudes físicas utilizadas en ingeniería, así como, los instrumentos de medición típicos. Se estudiará a fondo el tema de estimación de la incertidumbre y la forma en que ésta debe reportarse. También se estudiará el tema de análisis de datos y presentarlos de una forma aceptable en los informes.

Del estudiante se espera que:

• Esté puntual y cuide de la mejor forma el equipo de laboratorio. • Sus informes estén hechos de la mejor manera y en computadora

siguiendo los formatos dados en el curso. • Esté claro qué es lo que se debe realizar el día de la práctica y cuáles

son los datos que debe llevarse al terminar el laboratorio. • En el laboratorio siempre se trabajará en grupos de 3 ó 4 estudiantes,

por lo que el estudiante debe colaborar con sus compañeros, para ser lo más eficiente posible.

9. OBJETIVO GENERAL

Que el estudiante comprenda la importancia de hacer mediciones adecuadas, tomando en cuenta el alcance de los instrumentos y el manejo de incertidumbres, para una adecuada presentación de los datos y resultados, así como un análisis fundamentado de los mismos.

10. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

mailto:[email protected]



• Identificar el funcionamiento adecuado de instrumentos de medición utilizados en ingeniería mecánica.

• Establecer la importancia de las incertidumbres para marcar el límite de los resultados.

• Presentar informes técnicos escritos y orales en forma aceptable. • Analizar datos y resultados fundamentado en la teoría con el fin de dar

conclusiones aceptables.

11. CONTENIDOS DEL CURSO Y CRONOGRAMA

SEMANA TEORÍA LABORATORIO

2014-03-07

al

2014-03-11

INTRODUCCIÓN A LA METROLOGÍA

- Presentación del curso - Antecedentes históricos de la Metrología - Áreas de la Metrología - Estructura organizacional de la Metrología a nivel mundial - Sistema Internacional de Unidades (SI)

---

2014-03-14

al

2014-03-18

INTODUCCIÓN A LA METROLOGÍA

- Vocabulario Internacional de Metrología (VIM) - Trazabilidad metrológica

Presentación del laboratorio,

indicaciones generales y formato de informes

2014-03-21

al

2014-03-25

SEMANA SANTA ---

2014-03-28

al

2014-04-01

APLICACIONES ESTADÍSTICAS EN METROLOGÍA

- Condiciones de repetibilidad y reproducibilidad - Análisis de datos: Normalidad de datos, datos anómalos, homogeneidad

de varianzas Análisis de varianza (ANOVA)

Práctica 1. Análisis estadístico

2014-04-04

al

2014-04-08

APLICACIONES ESTADÍSTICAS EN METROLOGÍA

- Técnica R&r: desviación estándar mancomunada, varianza interanalista, varianza de repetibilidad y varianza de reproducibilidad. - Práctica

Análisis de datos de la práctica 1

2014-04-11

al

2014-04-15

ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE

- Definición del mensurando - Función de medición - Identificación de fuentes de incertidumbre - Cuantificación y reducción de incertidumbres por los métodos de

evaluación Tipo A y Tipo B. - Teorema del Límite Central - Incertidumbre expandida

Práctica 2. Calibración de instrumentos de medida

de dimensional




2014-04-18

al

2014-04-22

ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE

- Incertidumbre expandida cuando no se cumple el teorema del límite central. - Ejemplo de estimación de incertidumbres


2014-04-25

al

2014-04-29

METROLOGÍA DIMENSIONAL

- Antecedentes históricos de la Metrología Dimensional - Patrones de medida en Metrología Dimensional - Instrumentos de medida típicos en Metrología Dimensional: Calibradores

vernier, micrómetros, cintas métricas, bloques patrón. - Calibración de instrumentos en Metrología Dimensional y su respectiva

incertidumbre de medida.

---

2014-05-02

al

2014-05-06

TEMPERATURA

- Antecedentes históricos en la medición de Temperatura. - Patrones e instrumentos de medida en Temperatura. - Termometría basada en expansión térmica. - Termometría basada en resistencia eléctrica. - Instrumentación: termopares, termistores y pirómetros - Calibración de sensores de temperatura y su respectiva estimación de

incertidumbre de medida.

Práctica 3. Medición de temperatura

2014-05-09

al

2014-05-13

PRESION

- Antecedentes históricos en la medición de Presión. - Descripción física y metrológica de la Presión. - Tipos de presión: atmosférica, absoluta, diferencial, manométrica, de vacío;

en medio hidráulico y neumático. - Unidades de medida de Presión. - Patrones de medida e instrumentos de medida de presión. - Determinación de la aceleración de la gravedad. - Calibración de patrones e instrumentos de medida en Presión.


--- Primer Parcial (Sábado 14 de mayo: 8:00 am) ---

2014-05-16

al

2014-05-20

MASAS

- Evolución del desarrollo del patrón del kilogramo. - Balanza de Watt y Proyecto de Avogadro Internacional. - Diseminación del kilogramo. - Clasificación y características de las pesas según su exactitud de acuerdo

con la Organización Internacional de Metrología Legal (OIML). - Métodos de calibración de patrones de masa: comparación simple, doble

sustitución, doble comparación, métodos matriciales.

Práctica 4. Calibración de manómetros

2014-05-23

al

2014-05-27

INSTRUMENTOS DE PESAJE

- Clasificación de los instrumentos de pesaje de acuerdo con la OIML R 76-1 - Cuidados y recomendaciones para la manipulación y montaje de los

instrumentos de pesaje. - Calibración de instrumentos de pesaje de acuerdo con la Guía para la

Calibración de Instrumentos de Pesaje No Automático del SIM. - Estimación de la incertidumbre en la calibración de instrumentos de pesaje.





2014-05-30

al

2014-06-03

VOLUMEN

- Métodos para medición de volumen: comparación volumétrica, método geométrico, método gravimétrico

- Cristalería de laboratorio: matraces, pipetas, cilindros graduados, erlenmeyers, beakers, buretas y micropipetas

- Calibración de recipientes volumétricos por el método gravimétrico. - Estimación de incertidumbre en la calibración de recipientes volumétricos.

Práctica 5. Calibración de instrumentos de

pesaje

2014-06-06

al

2014-06-10

VALIDACION DE METODOS DE MEDICION

- Tipos de métodos de medición: normalizados, no normalizados y desarrollados por el laboratorio.

- Importancia de la validación de un método de calibración o medición. - Etapas del proceso de validación.


2014-06-13

al

2014-06-17

CONTROL DE LA CALIDAD EN MEDICIONES

- Importancia del control de la calidad en las mediciones - Cartas de control de medias y de rangos.

Práctica 6. Calibración de un matraz

2014-06-20

al

2014-06-24

APLICACIONES PARTICULARES DE LA METROLOGIA

- Magnitud Tiempo: unidad de tiempo, TAI, UT1, UTC, segundo intercalar, Circular T.

- Metrología Química: unidad del mol, materiales de referencia certificados. - Unidades de corriente eléctrica y su realización a nivel primario: efecto Hall

Cuántico, efecto Josephson Alterno y capacitor de Thomson-Lampard. - Densidad: escalas de densidad, patrones de densidad, método de Cuckow

para la calibración de densímetros de inmersión. - Inspección vehicular: calibración de alineadores al paso, frenómetros,

analizadores de gases, opacímetros e instrumentos para verificación de taxímetros.

Análisis de datos de la prácticas 6

2014-06-27

al

2014-07-01

Nivelación Nivelación

--- - Segundo examen parcial (Martes 5 de julio1:00 pm) ---

--- - Exposiciones finales (Viernes 8 de julio8:00 am) ---

Las fechas correspondientes a las prácticas de laboratorio pueden ser modificadas (adelantadas o atrasadas) por la profesora encargada con el fin de dar cumplimiento a todas las actividades del semestre. Es responsabilidad del estudiante estar atento al respecto y mantener una buena comunicación con la profesora encargada.



12. ACTIVIDADES DEL CURSO

El profesor utilizará las clases de teoría para explicar los diferentes tópicos que luego son evaluados en los laboratorios y cualquier aspecto de importancia que se considere necesario para la adecuada comprensión de los contenidos. Es muy importante que los estudiantes asistan a todas las clases ya que lo que se ve en la teoría se evalúa en el experimento que se realizará en el laboratorio.

La asistencia a las clases de laboratorio es obligatoria, por lo que una ausencia a una clase de laboratorio se penalizará en la nota final del curso.

Debe entenderse que llegar tarde 15 minutos y perderse la introducción al laboratorio es ausentarse. Los laboratorios no se reponen, una vez iniciada la clase se dan las instrucciones y se procederá a trabajar.

Se presentarán informes formales por cada práctica realizada según lo indique la profesora del laboratorio. Se harán en parejas y se entregarán en el siguiente laboratorio. Deben ser trabajos formales siguiendo el formato de presentación establecido para el curso por el profesor del laboratorio.

El profesor del laboratorio podrá realizar cualquier modificación a las fechas propuestas para las prácticas de laboratorio según el desarrollo del curso.

El estudiante elaborará un trabajo de investigación en grupos de acuerdo como lo establezca el profesor de teoría. El proyecto debe tener objetivos claros, bien desarrollados y con conclusiones concretas. La presentación de cada proyecto se realizará en las últimas semanas del curso y deberá ir acompañado de un informe escrito formal y una presentación oral formal en la cual se recomienda el uso de herramientas audiovisuales.

Se asignarán tareas para reforzar algunos puntos vistos en clases. Las tareas son de carácter individual y deberán entregarse el día estipulado por el profesor. Bajo ninguna circunstancia se recibirán tareas tardías. En caso que el estudiante se vea imposibilitado en presentar la tarea el día correspondiente, debe enviarla con otra persona de lo contrario perderá el valor respectivo en su nota.



Se realizarán dos exámenes parciales, en los cuales el estudiante demostrará que los objetivos del curso se han cumplido. Se evaluará tanto lo visto en clase, como las lecturas recomendadas y las prácticas de laboratorio. No se realizarán reposiciones a los exámenes parciales bajo ninguna circunstancia, salvo especialmente particulares. En caso que el estudiante presente problemas de salud está en la obligación de presentar el respectivo dictamen médico en los cinco días hábiles después de aplicada la prueba para optar por la reposición. En cualquier caso, el profesor se reserva el derecho de aplicar la prueba de reposición.

La evaluación del curso quedará ponderada de la siguiente forma

Primer Examen Parcial: 20 %

Segundo Examen Parcial: 20 %

Tareas: 15 %

Proyecto: 15 %

Laboratorio: 30 % (6 % en exposiciones y 24 % en informes)

La nota final estará en la escala de 0,0 a 10,0 redondeada a los múltiplos discretos de 0,5 más cercanos de acuerdo con la regla de Einstein. En caso que el estudiante obtenga una nota menor a 7,0 pero mayor o igual a 6,0; el mismo tendrá derecho a un examen de ampliación en el cual se evaluará toda la materia del curso incluyendo tanto la teoría como el laboratorio. El profesor se comprometerá a avisar mediante correo electrónicoal estudiante que así lo requieracinco días antes de su aplicación. El examen de ampliación se aprobará con una nota mayor o igual a 7,0.

13. BIBLIOGRAFÍA

Arias, R. y Maldodano J. (2002). Determinación de la incertidumbre de medición del volumen de patrones volumétricos, determinado a partir del método de pesado de doble sustitución. México: Centro Nacional de Metrología (CENAM).



Becerra Santiago, L. y Nava Martínez, J. (2004). Incertidumbre en la calibración de pesas por el método ABBA. México: Centro Nacional de Metrología (CENAM).

DKD (Editor). (2002). Guide for volume determination within the scope of reference measurement procedures in medical reference measurement laboratories Part 1: Calibration liquid water.Alemania: DKD.

Flack, D.(2001). Callipers and Micrometers.ReinoUnido: National Physical Laboratory (NPL).

Guía para la calibración de los intrumentos para pesar de funcionamiento no automático. (2009). Sistema Interamericano de Metrología (SIM).

Holman, J. (1990). Métodos experimentales para ingenieros. México: McGraw Hill.

INTE-ISO 5725-2:2006 Exactitud (veracidad y precisión) de resultados y métodos de medición – Parte 2: método básico para la determinación de la repetibilidad y la reproducibilidad de un método de medición normalizado. (2006). Costa Rica: Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica (INTECO).

INTE-ISO/IEC 17025:2005: Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración. (2005). Costa Rica: Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica (INTECO).

JCGM 100:2008 Evaluation of Measurement Data - Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements (GUM). (2008). Francia: Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).

JCGM 200:2008 Vocabulario Internacional de Metrología – Conceptos fundamentales y generales, y términos asociados (VIM). (2008). Sistema Interamericano de Metrología (SIM).



Kochsiek, M. y Gläser, M. (2000). ComprehensiveMassMetrology. Alemania: Wiley-Vch.

La Guía Metas (Editora).(2007, enero 1). Correciones de Medición de Volumen por Método Gravimétrico. México: La Guía Metas.

Muñoz y Rojas, J. Metrología e Instrumentación, manual de laboratorio. (2004). Costa Rica: Editorial UCR.

OIML R 76-1 Edition 2006 (E) International Recommendation. Non-automatic Weighing Instruments Part 1: Metrological and technical requirements – Tests. (2006). Francia: International Organization of Legal Metrology (OIML).

OIML R111-1 Edition 2004 (E) International Recommendation.Weights of Classes E1, E2, F1, F2, M1, M1-2, M2, M2-3, M3, Part 1: Metrological and technical requirements.(2004). Francia: International Organization of Legal Metrology (OIML).

Schmid, W. y Lazos Martínez, R. (2000). Guía para estimar la incertidumbre de la medición. México: Centro Nacional de Metrología (CENAM).

The International System of Units (SI).(2006). Francia: Bureau International des Poids et Mesures (BIPM).

Walpole, R.; Myers, R.; Myers, S. y Ye, K. (2007). Probabilidad & Estadística para ingeniería y ciencias. México. Pearson Educación.

programa del curso - eim.ucr.ac.cr 0303_2017 metrologia.pdf · • identificar el funcionamiento...

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