errores en las mediciones y fuentes de error

Ingeniería Eléctrica

Barrios Gustavo C.I. V-17620860

ERRORES EN LAS MEDICIONES Y FUENTES DE

ERROR

LOS ERRORES EN LAS MEDICIONES Y FUENTES DE ERROR

Error

Errores de Medición

Calculo de Errores

Fuentes de Error

Error Sistemático Error de Apreciación

Error Accidental

Error AbsolutoError Relativo

Ruido en las medicionesTiempo de respuesta

Limitaciones del DiseñoErrores de observación y de

interpretación

ERROR El error en una medición, es la desviación del

valor verdadero al valor medido. Se pueden utilizar varias técnicas para minimizar el efecto de los errores, como por ejemplo al hacer mediciones de precisión, es recomendable hacer una serie de mediciones, en vez de confiar de una sola observación. Métodos alternos de medición, así como el uso de diferentes instrumentos para realizar el mismo ensayo proveen de una buena técnica para mejorar la exactitud. Aún cuando estas técnicas tienden a incrementar la precisión de la medición reduciendo los errores al azar o del ambiente, no pueden evitar instrumental .

ERROR La magnitud de cualquier cantidad física que se

desea medir estará integrado por un valor, formado en cierta unidad seleccionada de forma adecuada y de un valor numérico asociado. Así por ejemplo, en la medición de temperatura se puede seleccionar °F o °C, el valor numérico puede ser 110 que dependerá de la unidad, si se selecciona °C, la magnitud medida será 110 °C. El grado de falla en cuanto a especificar exactamente este valor depende de factores que se estudiaran en este tema, la desviación del valor establecido con respecto al valor verdadero de la cantidad, constituye el error de la medición Tipos de Errores El siguiente cuadro sinóptico resume los errores en que podemos incurrir al efectuar una medicación.


Error


Calculo de Errores

Fuentes de Error


Error Accidental




interpretación

ERRORES DE MEDICIÓN

Error sistemático: Este error se origina esencialmente por una deficiente calibración del instrumento en relación al patrón. Los errores sistemáticos se pueden reducir al mínimo comparando la escala del instrumento con los valores proporcionados por patrones conocidos. (O midiendo la misma magnitud con instrumentos diferentes). Un error sistemático típico es el corrimiento del cero del instrumento, denominado error de entrada : el instrumento no marca cero cuando la magnitud medida es nula. Ese valor ficticio se añadirá o restará posteriormente al de la magnitud medida, introduciendo un error que puede ser significativo. El error de entrada se puede eliminar ajustando correctamente el cero del instrumento antes de efectuar la medición. Otras fuentes comunes de errores sistemáticos son el uso de patrones no adecuados y la omisión de correcciones recomendadas por el fabricante (por ejemplo, cuando la temperatura del laboratorio no es la misma a que fue calibrado el instrumento).

ERRORES DE MEDICIÓN Error de apreciación: Mientras mayor apreciación

tenga un instrumento (es decir, mientras más pequeña sea la menor división de su escala), menor será el error de apreciación. Este error es invariable y propio del instrumento, y no puede ser eliminado o reducido en forma alguna. Es una medida del error cometido por el fabricante al comparar las lecturas de su instrumento con los patrones correspondientes. Algunas veces el error que introduce el instrumento no coincide exactamente con la menor división de la escala, por lo que siempre resulta aconsejable consultar el manual proporcionado por el fabricante para conocer el valor real del error introducido. Algunos autores consideran el error de apreciación como un tipo de error sistemático, establecido por el fabricante en el momento de calibrar el instrumento.

ERRORES DE MEDICIÓN

Error accidental: Originado por factores accidentales o aleatorios entre los cuales se encuentran las imprecisiones de manipulación del operador que hace la medición. De los tres tipos de errores es el único que se puede reducir a niveles despreciables aplicando criterios estadísticos, después de repetir la medición un número suficiente de veces.


Error


Calculo de Errores

Fuentes de Error


Error Accidental




interpretación

CALCULO DE ERRORES Bien sea una medida directa (la que da el aparato)

o indirecta (utilizando una fórmula) existe un tratamiento de los errores de medida. Podemos distinguir dos tipos de errores que se utilizan en los cálculos:

CALCULO DE ERRORES Error absoluto: Es la diferencia entre el valor de la

medida y el valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo, según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta sale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que las de la medida.

Ea = Valor verdadero – Valor medido Error relativo: Es el cociente (la división) entre el error

absoluto y el valor exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) porque puede ser por exceso o por defecto. no tiene unidades.

Ea = (Valor verdadero – Valor medido) /Valor verdadero


Error


Calculo de Errores

Fuentes de Error


Error Accidental




interpretación

FUENTES DE ERROR Cualquiera que sea el esquema de medición que se

utilice, el valor numérico asignado como resultado de la medición para describir la magnitud de la variable medida tendrá cierto error de mayor o menor grado, es decir existirá cierta desviación con respecto al valor real de la cantidad; el arte de las mediciones consiste en la reducción de los errores hasta límites permisibles adecuados al propósito. A los efectos de conocer la exactitud de los instrumentos se mantienen patrones estándar para muchas magnitudes, por ejemplo: El National Bureau of Standards en Washington, Estados Unidos, mantienen modelos primarios que generan los patrones de medida que se consideran exactos para la apreciación de la resistencia (ohmios) y voltaje, en Sevres, Francia se encuentra la Oficina Internacional de Pesos y Medidas donde esta una barra métrica y un kilogramo patrón.

FUENTES DE ERROR Los instrumentos de medición mientras más

cercana sea su apreciación al valor real se dirá que son más precisos, en equipos de laboratorio se pueden conseguir aparatos de medición con incertidumbre del valor real cercana a la centésima del 1% y menores. Además de los errores que por necesidad resultan de la calibración defectuosa del sistema de medición, existe cierto número de fuentes de procedencia de errores, los cuales se detallan a continuación:

FUENTES DE ERROR Ruido en las mediciones: El ruido es cualquier señal

que no transmite ninguna información de utilidad. Las perturbaciones extrañas generadas en los sistemas de medición mismos o procedentes del exterior por lo general constituyen factores subordinados en contra de los cuales debe efectuarse la lectura de la señal. Ejemplo: La realimentación de la señal medida (feedback) en el caso de la radio, genera ruidos incómodos, la vibración o desplazamiento repentino de la señal móvil puede generar sumatoria de ondas (resonancia) en la medición. Los ruidos son corregibles a partir de su fuente de procedencia, en muchos casos deben emplearse filtros de carácter electrónico. Los ruidos pueden generarse en:

1. El sistema sensible primario 2. El canal de comunicación o unión intermedia 3. El elemento indicador del sistema

FUENTES DE ERROR Tiempo de respuesta: El tiempo de respuesta en un sistema

de medición a una señal también puede contribuir a la incertidumbre de la medición. Si la señal no es constante en su valor, resultará el retraso de la respuesta del sistema en cuanto a la indicación cuyo valor depende de una secuencia de valores del medio estimulante dentro de cierto intervalo de tiempo. Ejemplo: Quien desee medir los cambios de temperatura en el ambiente de la cámara de combustión de un motor reciprocante no podrá emplear un termómetro por su baja capacidad de respuesta.

Considérese un sistema simple formado por un indicador de presión consistente en unos fuelles conectados a la fuente de procedencia de la presión por medio de un tubo de pequeño diámetro, por el tubo debe fluir gas que incrementará la presión del fuelle y lo hará expandirse. Tal sistema de medición se conoce como un sistema de primer orden, ya que su respuesta dinámica puede expresarse por medio de una ecuación diferencial de primer orden.

FUENTES DE ERROR Limitaciones de diseño: Las limitaciones y defectos en el diseño y

construcción de los sistemas de medición también constituyen factores de incertidumbre, así por ejemplo, en los sistemas que poseen partes mecánicas, la fricción contribuye con cierto grado de amortiguamiento, en los sistemas no aislados un campo magnético puede también puede ser factor de alteración, en equipos que requieren un cambio de energía proveniente de la misma fuente que se desea medir, el valor de la variable que se mide quedará afectada por esta última, en los sistemas que emplean energía proveniente de otra fuente de suministro auxiliar, el valor de la variable medida puede quedar alterado por el acoplamiento al sistema de medida y el consiguiente retorno de energía. Puede también producirse interferencia en la interacción de un elemento del sistema con la acción de la variable que se mide, ejemplo de ello es la presencia de una placa orificio en un tubo que transporta un fluido, en dispositivos eléctricos se puede observar este fenómeno al medir la corriente eléctrica en un circuito de baja resistencia, ya que el miliamperímetro introduce una resistencia adicional y puede alterar el valor medido de la corriente

FUENTES DE ERROR La transmisión de la información desde el elemento sensible

hacia el indicador puede ser afectada por cualquiera o por todos los siguientes tipos de errores:

• Atenuación de la señal al ser consumida o absorbida en el canal de comunicación.• Distorsión de la señal a causa de la atenuación, resonancia o fenómenos de retardo selectivos en los diversos componentes de la señal.• Pérdidas por fugas. Otra de las limitaciones en los sistemas de medición son

producidos por el deterioro debido al desgaste físico o químico que puede ocasionar cambios en la respuesta (oxidación de pesas, variación de resistencia eléctrica, desgaste en una placa orificio, etc.); no puede dejar de mencionarse las influencias del medio ambiente (temperatura, humedad, presión barométrica, elementos contaminantes).


Fuentes de Error

Ruido en las mediciones

Tiempo de respuesta

Limitaciones de diseño

Errores de observación y de interpretación

Errores de paralaje – Interpolación lineal de escalas Influencia Personal del observador -

Equivocaciones

FUENTES DE ERROR Errores de observación y de interpretación:

Los errores personales en la observación, interpretación y registro de los datos son fuente de incertidumbre en cuanto a las mediciones. A continuación se describen errores comunes en los sistemas de medición:

Errores de paralaje: En el caso de dispositivos de toma de datos por un operador, es difícil no cometer errores de paralaje, pues dependiendo de la posición relativa del operador respecto al cristal la lectura tendrá distintos valores. El grado del error dependerá de la altura del operador y del seno del ángulo entre la visual y la perpendicular al cristal del dispositivo.

FUENTES DE ERROR Interpolación lineal de escalas: Cuando la escala del

dispositivo esta divida en subdivisiones relativamente grandes y es necesario apreciar un valor entre las dos subdivisiones dependerá de una interpolación entre los valores extremos y la distancia lineal entre las subdivisiones al punto de ubicación del indicador.

Influencia personal del observador: Algunos operadores pueden apreciar que el indicador se encuentra exactamente en la mitad de la distancia geométrica entre dos subdivisiones, pero cuando el indicador se desplaza ligeramente ya la apreciación dependerá de la experiencia, de tal manera que dos operadores pueden dar valores distintos a una misma medida.

Equivocaciones: Las fallas en el libro de anotaciones debidas a la escritura incorrecta de un dígito o transposición de dígitos son errores del observador.

errores en las mediciones y fuentes de error

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