Presentado Por: Yuliana Alexandra Ortiz Buitrago

Presentado A: Lic. Fernando Jiménez

2.2 Utilizo instrumentos tecnológicos para realizar mediciones e

identifico algunas fuentes de error en dichas mediciones.

Veremos como el ser humano ha utilizado los instrumentos

tecnológicos en la medición y los errores que han hecho al efectuar la

medición o al crearlos mal. Primero miremos que son instrumentos de

medición:

Instrumentos De medición: En física, química e ingeniería,

un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar

magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como

unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente

establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un

número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de

referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se

hace esta conversión.

Características de un instrumento : Las características importantes de

un instrumento de medida son: precisión, exactitud, apreciación y la

sensibilidad según las siguientes definiciones:

Sensibilidad: es la relación de desplazamiento entre el indicador de la

medida y la medida real.

Apreciación: Es la medida más pequeña que es perceptible en un

instrumento de medida.

Exactitud: es la capacidad de un instrumento de medir un valor

cercano al valor de la magnitud real.

Precisión: es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado

en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones.

Tipos de mediciones que hace el instrumento: Se utilizan una gran

variedad de instrumentos para llevar a cabo mediciones de las

diferentes magnitudes físicas que existen. Desde objetos sencillos

como reglas y cronómetros hasta microscopios electrónicos y

aceleradores de partículas. A continuación se indican algunos

instrumentos de medición existentes en función de la magnitud que

miden.

• Para medir tiempo: calendario, cronómetro ,reloj ,reloj

atómico, datación radiométrica

• Para medir masa: balanza ,báscula espectrómetro de

masa, catarómetro

• Para medir longitud: Cinta métrica ,Regla graduada

,Calibre ,vernier micrómetro, reloj comparador,

interferómetro, odómetro

• Para medir ángulos: goniómetro, sextante ,transportador

• Para medir temperatura: termómetro, termopar ,pirómetro

Para medir presión: Barómetro ,manómetro ,tubo de Pitot

Para medir velocidad: Tubo de Pitot(propiamente desarrollado para

determinar la presión),velocímetro, anemómetro (Para medir la

velocidad del viento),tacómetro (Para medir velocidad de giro de un

eje)

Para medir propiedades eléctricas: Electrómetro (mide la carga)

amperímetro (mide la corriente eléctrica),galvanómetro (mide la

corriente),óhmetro (mide la resistencia),voltímetro (mide la

tensión),vatímetro (mide la potencia eléctrica),multímetro (mide todos

los valores anteriores),puente de Wheatstone,osciloscopio

Para medir volúmenes: Pipeta, Proveta ,Bureta ,

Matraz aforado

Para medir otras magnitudes: Caudal metro

(utilizado para medir caudal),Colorímetro ,Espectroscopio ,Microscopio

,Espectrómetro ,Contador geiger, Radiómetro de Nichols , Sismógrafo,

pH metro (mide el pH),Pirheliómetro, Luxómetro (mide el nivel

de iluminación),Sonómetro (mide niveles de presión

sonora),Dinamómetro (mide la fuerza)

TIPOS DE ERRORES EN MEDICIONES

Error aleatorio : No se conocen las leyes o mecanismos que lo causan

por su excesiva complejidad o por su pequeña influencia en el

resultado final.

Para conocer este tipo de errores primero debemos de realizar

un muestreo de medidas. Con los datos de las sucesivas medidas

podemos calcular su media y la desviación típica muestras. Con estos

parámetros se puede obtener la Distribución normal característica,

N[μ, s], y la podemos acotar para un nivel de confianza dado

Las medidas entran dentro de la campana con unos márgenes

determinados para un nivel de confianza que suele establecerse entre

el 95% y el 98%.

Error sistemático : Permanecen constantes en valor absoluto y en el

signo al medir una magnitud en las mismas condiciones, y se conocen

las leyes que lo causan. Para determinar un error sistemático se deben

de realizar una serie de medidas sobre una magnitud Xo, se debe de

calcular la media aritmética de estas medidas y después hallar la

diferencia entre la media y la magnitud X0.Error sistemático = | media -

X0 |

Causas de errores de medición: Aunque es imposible conocer todas

las causas del error es conveniente conocer todas las causas

importantes y tener una idea que permita evaluar los errores mas

frecuentes. Las principales causas que producen errores se pueden

clasificar en:

Error debido al instrumento de medida.

Error debido al operador.

Error debido a los factores ambientales.

Error debido a las tolerancias geométricas de la propia pieza

Errores debidos al instrumento de medida: Cualquiera que sea la

precisión del diseño y fabricación de un instrumento presentan siempre

imperfecciones. A estas, con el paso del tiempo, les tenemos que

sumar las imperfecciones por desgaste.

Error de alineación.

Error de diseño y fabricación.

Error por desgaste del instrumento.

Debido a este tipo de errores se tienen que realizar verificaciones

periódicas para comprobar si se mantiene dentro de unas

especificaciones.

Error por precisión y forma de los contactos

Errores debidos al operador: El operador influye en los resultados de

una medición por la imperfección de sus sentidos así como por la

habilidad que posee para efectuar las medidas. Las tendencias

existentes para evitar estas causas de errores son la utilización de

instrumentos de medida en los que elimina al máximo la intervención

del operador.

Error de mal posicionamiento. Ocurre cuando no se coloca la pieza

adecuadamente alineada con el instrumento de medida o cuando con

pequeños instrumentos manuales se miden piezas grandes en relación

de tamaño. Otro ejemplo es cuando se coloca el aparato de medida

con un cierto ángulo respecto a la dimensión real que se desea medir.

Error de lectura y paralelaje :Cuando los instrumentos de medida no

tienen lectura digital se obtiene la medida mediante la comparación de

escalas a diferentes planos. Este hecho puede inducir a lecturas con

errores de apreciación, interpolación, coincidencia, etc. Por otra parte

si la mirada del operador no esta situada totalmente perpendicular al

plano de escala aparecen errores de paralelaje.

•Errores que no admiten tratamiento matemático: Error por fatiga o

cansancio.

Errores debidos a los factores ambientales :El más destacado y

estudiado es el efecto de la temperatura en los metales dado que su

influencia es muy fuerte.

Error por variación de temperatura :Los objetos metálicos se

dilatan cuando aumenta la temperatura y se contraen al enfriarse. Este

hecho se modeliza de la siguiente forma.

Variación de longitud = Coeficiente de dilatación específico x longitud

de la pieza x variación temperatura( ΔL = α.L.ΔT )

Otros agentes exteriores :Influyen mínimamente. Humedad, presión

atmosférica, polvo y suciedad en general. También de origen

mecánico, como las vibraciones.

•Errores debidos a las tolerancias geométricas de la propia pieza: Las

superficies geométricas reales de una pieza implicadas en la medición

de una cota deben presentar unas variaciones aceptables.

Errores de deformación. La pieza puede estar sometida a fuerzas en el

momento de la medición por debajo del limite elástico tomando cierta

deformación que desaparece cuando cesa la fuerza.

Errores de forma. Se puede estar midiendo un cilindro cuya forma

aparentemente circular en su sección presente cierta forma oval.

Errores de estabilización o envejecimiento :Estas deformaciones

provienen del cambio en la estructura interna del material. El Tempe de

aceros, es decir, su enfriamiento rápido, permite que la fase

autentica se transforme a fase martensítica estable a temperatura

ambiente. Estos cambios de geometría son muy poco conocidos pero

igualmente tienen un impacto importante.

Las fuentes en GPS

La posición calculada por un receptor GPS requiere el instante actual,

la posición del satélite y el retraso metido de la señal recibido. La

precisión es dependiente en la posición y el retraso de la señal.

Los errores en las electrónicas son una de las varias razones que

perjudican la precisión.

El error del NAVSTAR-GPS se expresa como el producto de dos

magnitudes, a saber:

v UERE: es el error equivalente en distancia al usuario, se define

como un vector sobre la línea vista entre el satélite y el usuario

resultado de proyectar sobre ella todos los errores del sistema.

v Este error es equivalente para todos los satélites.

Ø Se trata de un error cuadrático medio.

v DOP (Dilución y Precisión): depende de la geometría de

los satélites en el momento del cálculo de la posición. No es lo

mismo que los 4 satélites estén muy separados (mejor precisión) que

los satélites están más próximos (menor precisión). El DOP se divide

en varios términos:

GDOP (Geométrica DOP), suministra una incertidumbre como

consecuencia de la posición geométrica de los satélites y de la precisión temporal.

PDOP (Position DOP), incertidumbre en la posición debido únicamente

a la posición geométrica de los satélites.

HDOP (Horizontal DOP), incertidumbre en la posición horizontal que

se nos da del usuario.

VDOP (Vertical DOP), suministra una información sobre la

incertidumbre en la posición vertical del usuario.

Error del reloj del Satélite: Este error es el desfase que tiene el reloj del

satélite respeto al Tiempo GPS o respecto al Tiempo GLORIAS. Los

satélites llevan relojes atómicos con osciladores de cesio o de rubidio,

sin embargo ningún reloj, incluso el atómico es perfecto.

Los errores en los osciladores de los satélites pueden eliminarse

mediante las correcciones enviadas en el mensaje de navegación que

recibe el receptor, y que son calculadas y actualizadas por las

estaciones de seguimiento. Para cada reloj de satélite se determina su

desfase para una época inicial, y los coeficientes de la marcha o deriva

del estado del reloj. Estos parámetros se graban en el correspondiente

satélite y se incluyen en el mensaje de navegación que manda el

satélite. Pero aunque el receptor aplique las correcciones para el error

del reloj del satélite, sigue permaneciendo un pequeño error residual

estimado en unos 10 nano segundos o menos, y que es debido a la

imposibilidad de predecir exactamente la marcha del estado del reloj

del satélite.

Errores en los parámetros orbitales: Para calcular

su posición, el receptor debe conocer las posiciones de los satélites.

Las estaciones de seguimiento registran datos de seudodistancia y

medidas de fase que mandan a la Estación de Control principal, donde

con un sofisticado software se predicen las futuras posiciones orbitales

de los satélites, es decir sus efemérides

Éstas son transmitidas en el mensaje de navegación del satélite. Pero

las efemérides transmitidas por los satélites tendrán asociado un error

a causa de que es imposible predecir exactamente sus posiciones. El

efecto del error de las efemérides transmitidas en la medida de la

seudodistancia se obtiene proyectando el vector error de la posición

del satélite sobre el vector que une el satélite y el receptor. Los errores

en los parámetros orbitales se pueden eliminar trabajando con las

efemérides precisas de los días de observación, donde aparecen las

verdaderas posiciones de los satélites.

Para líneas base cortas, trabajando en modo diferencial con dos

receptores, respecto a los mismos satélites de observación, podemos

eliminar todos los errores relativos a los satélites, ya que afectan de

igual forma a ambos receptores.

Para líneas base largas, el error del reloj del satélite se elimina igual,

ya que es independiente de la línea base e igual en ambos puntos,

pero los errores en los parámetros orbitales no se eliminan del todo,

porque los errores que provocan en la seudodistancia a un satélite en

un punto no son los mismos que los que se producen en el otro punto

para el mismo satélite e instante. El error depende de la orientación del

vector error de la posición del satélite respecto de los vectores satélite-

receptor para cada uno de los puntos

Instrumentos Que Se Utilizan Para La Medición :

El Boroscopio Inalámbrico De Alta Definición: Es un instrumento

profesional para talleres de vehículos, trabajos de instalación,

inspecciones y otros ámbitos en los que se necesita inspeccionar

cavidades ,como la industria ,sectores biológicos para la

contemplación de nidos, o también en el sector de la arqueología.

Esta equipado con una pantalla digital inalámbrica esto le permite

visualizar las imágenes en la pantalla TFT de 3,5 .La pantalla se puede

quitar y sin embargo seguir viendo la imagen en la pantalla gracias a la

conexión inalámbrica

La balanza analítica: Es uno de los instrumentos de medida mas

utilizado en los laboratorios y de la cual básicamente todos los

resultados analíticos .Las balanzas modernas, que pueden ofrecer

valores de la precisión de la lectura de 0,1pg a 0,1 mg. Están bastante

desarrolladas de manera que no es necesaria la utilización de cuartos

especiales para la medida del peso .Aun así el simple empleo de

circuitos electrónicos no elimina las interacciones del sistema con el

ambiente. Los efectos físicos son los mas importantes por que no

pueden ser suprimidos

El sonómetro: Es un instrumento de medida que sirve para medir

niveles de presión sonora (de los que depende la amplitud y por lo

tanto la intensidad acústica y su percepción, sonoridad) El sonómetro

mide el nivel del ruido que existe en determinado lugar y en un

momento dado. La unidad con la que trabaja el sonómetro es el

decibelio. Si no se usan curvas ponderadas (sonómetro

integrador)cuando el sonómetro se utiliza para medir lo que se conoce

como contaminación acústica(ruido molesto de un determinado paisaje

sonoro ) hay que tener en cuenta que es lo que se va a medir