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Fundamentos de electricidad y magnetismo

2012- semestre IMetrologa Factores que afectan las medidasEduardo Oswaldo Luna SilvaUniversidad Nacional De ColombiaDepartamento de ingeniera mecnica y mecatrnicaeolunas@unal.edu.coResumen. Todo en el mundo tiene un sistema de referencia, las personas a la hora de hablar y comunicarnos entre nosotros necesitamos hacer uso del sistema llamado lenguaje para poder entendernos; pasa lo mismo con las medidas que tomamos, se tiene la necesidad de crear sistemas de referencia que sean iguales en todo el planeta, este es el trabajo de la metrologa.1. Introduccin Se hablara de la metrologa la cual es una importante ciencia que se encarga de mantener un orden mundial a la hora de realizar medidas, se mencionaran los factores por los cuales se ve afectada la medida, tambin se mencionaran algunos trminos asociados a la calibracin de instrumentos de medida, por ultimo se hablara de las tolerancias. 1.1 MetrologaEtimolgicamente esta expresin viene delgriegoo, medida yoo, es la ciencia tcnica que tiene por objeto el estudio de los sistemas de pesos y medidas, y la determinacin de las magnitudes fsicas.

Histricamente esta disciplina ha pasado por diferentes etapas; inicialmente su mxima preocupacin y el objeto de su estudio fue el anlisis de los sistemas de pesas y medias antiguos, cuyo conocimiento se observa necesario para la correcta comprensin de los textos antiguos. Ya desde mediados de siglo XVI, sin embargo, el inters por la determinacin de la medida del globo terrestre y los trabajos que al efecto se llevaron acabo por orden de Luis XVI, pusieron de manifiesto la necesidad de un sistema de pesas y medidas universal, proceso que se vio agudizado durante la revolucin industrial y culmino con la creacin de la oficina internacional de pesos y medidas y la construccin de patrones de las unidades de medida fundamentales por la oficina mencionada la metrologa se ocupa hoy en da, sin olvidar su vrtice histrico, del proceso de medicin en si, es decir, del estudio de los procesos de medicin incluyendo los instrumentos empleados, as como su calibracin peridica; todo ello con el propsito de servir a los fines tanto industriales como de investigacin cientfica.

1.2 Las Medidas

Magnitud es todo aquello que se puede medir, que se puede representar por un numero y que puede ser estudiado en las ciencias experimentales (que observan, miden representan).

La Medida es el resultado de medir, es decir, de comparar la cantidad de magnitud que queremos medir con la unidad de esa magnitud. Este resultado se expresara mediante un nmero seguido de la unidad que hemos utilizado.Todas las medidas vienen condicionadas por posibles errores experimentales (accidentales y sistemticos) y por la sensibilidad del aparato. El error es inherente a una medida, ya que es imposible obtener una medida exacta, siempre existe un error que acota la medida verdadera.

A continuacin se describen los distintos tipos de errores producidos durante la medicin de una magnitud y su naturaleza:

Errores sistemticos: estos se repiten constantemente, son los mas comunes entre los estudiantes ya que se deben al mal uso de un instrumento, tambin pueden darse debido a que los instrumentos no estn calibrados o a que se aplic una formula de una manera incorrecta; generalmente se solucionan con un sencillo anlisis del problema o con asesora de alguien mas calificado para que detecte e problema.

Errores accidentales o aleatorios: afectan la medida aumentndola o disminuyndola, no se puede definir su casa, pero se pueden reducir de forma estadstica, es decir, realizando varias mediciones.

El factor humano: en este se toma en cuenta al medidor, el cual puede cometer errores sistemticos, este no se da cuenta de dichos errores por lo tanto lo nico que se puede hacer es cambiar de observador, los sentidos juegan uno de los papeles mas importantes en la medicin, ya que algunas personas tienen mejor desarrollados sus sentidos que otros. Factores ambientales: la presin, la temperatura, la humedad entre otros pueden afectar los datos de medicin por lo tanto siempre se debe fijar las condiciones de medida y se deben realizar varias pruebas o muestras para eliminar el error haciendo uso del promedio.

Instrumentos de medida: estos se pueden introducir en los errores sistemticos, ocurren cuando un instrumento tiene fallas de fabricacin o esta mal calibrado, se puede corregir calibrando el instrumento o cambindolo por uno que si este es esta condicin.Las cualidades que deben poseer el instrumento de medida para que proporcionen resultados acatables son: Rapidez: un instrumento se define como rpido si no se gasta mucho tiempo a la hora de calbralo antes de comenzar a usarlo y si se puede llevar a su estado de reposo rpidamente frente a una escala del mismo.

Sensibilidad: un instrumento es ms sensible en cuanto mas pequea sea su medida, la sensibilidad del instrumento se elije segn el caso en el que se va a usar, ya que no tendra sentido elegir un instrumento de sensibilidad mg para medir gr. Fidelidad: los instrumentos deben reproducir el mismo valor sin importar cuantas veces se realice la misma medida sino es el mismo valor por lo menos debe se estar muy cercano. Precisin: se le llama preciso a un instrumento si su desviacin del valor verdadero es mnima, si es sensible y fiel es un instrumento bastante preciso, aquellos que se acaban de calibrar son bastante precisos.1.3 Tolerancias

El las mediciones se pueden encontrar dos tipos de tolerancias las dimensionales y las geomtricas: Tolerancias dimensionales: son cotas que se le ponen a las piezas para clasificaras en buenas o malas, tambin son llamadas dimensiones nominales. Tolerancias geomtricas: estas especifican aquellas piezas que han de cumplir funciones especiales en un conjunto, de las que depende la fiabilidad del producto; es usual la siguiente clasificacin de estas tolerancias:

Formas primitivas: rectitud, planicidad, redondez, cilindricidad.

Formas complejas: perfil, superficie.

Orientacin: paralelismo, perpendicularidad, inclinacin. Ubicacin: concentricidad, posicin.

Oscilacin: circular, radial, axial o total.1.4 Trminos asociados calibracin

Patrn:Es una muestra de magnitud de una caracterstica relacionada y certificada con el patrn internacional, acreditada para calibrar MIC, segn las competencias de la clase de precisin a la que pertenece.

Trazabilidad:Cadena ininterrumpida de calibraciones registradas, que aseguran la conexin entre u MIC y el patrn de la unidad de reconocimiento internacional para la caracterstica a medir.

Calibrar:Comparar un instrumento con un patrn que tiene la trazabilidad certificada, buscando encontrar la incertidumbre que marca dicho instrumento.

Incertidumbre:Banda estrecha, con posicin simtrica al valor de salida de MIC dentro de la cual la probabilidad (p) de encontrar el valor verdadero de la magnitud medida, es superior al valor limite, que corresponde a la clase de cobertura propuesta. Para K = 2, p>95% Resultado de calibracin:Es una representacin grafica de la reaccin matemtica que existe entre el valor arrojado por el instrumento y e patrn. Ajuste del instrumento:Accin de mejora que consiste en modificar mediante componentes fsicos o mediante programas el resultado de salida de un instrumento, con el fin de compensar la curva de calibracin. As se eliminan los errores sistemticos.2 Tipos de metrologa

Hoy en da la metrologa abarca muchas cosas entre ellas la ciencia y el comercio, prcticamente todo lo que nos rodea esta relacionado con metrologa de alguna manera, esto llevo a la necesidad de separarla en tres tipos.

Los principales tipos de metrologa son:

Metrologa Legal. Metrologa Industrial. Metrologa Cientfica. 2.1 Metrologa LegalEsta se encarga de los requisitos tcnicos obligatorios, comprueba los requisitos con el fin de garantizar las medidas correctas en el contexto del inters pblico, como lo es el comercio, la salud, el medio ambiente y la seguridad.

El alcance de la metrologa legal vara con respecto al pas ya que en cada pas se tiene diferente reglamentacin.2.2 Metrologa Industrial Estase centra en las medidas aplicadas a laproducciny elcontrolde lacalidad.Materias tpicas son losprocedimientose intervalos de calibracin, el control de losprocesosdemediciny lagestinde los equipos de medida.El trmino se utiliza frecuentemente para describir las actividades metrolgicas que se llevan a cabo enmateriaindustrial, podramos decir que es la parte de ayuda a laindustria a tener una mayor calidad y una ganancia mucho mayor debido a su aporte.2.3 Metrologa Cientfica

Tambin conocida como "metrologa general". "Es la parte de la Metrologa que se ocupa a losproblemascomunes a todas las cuestiones metrolgicas, independientemente de la magnitud de la medida".Se ocupa de los problemas tericos y prcticos relacionados con las unidades de medida (como laestructurade unsistemade unidades o la conversin de las unidades de medida en frmulas), del problema de los errores en la medida; del problema en las propiedades metrolgicas de los instrumentos de medidas aplicables independientemente de la magnitud involucrada.3 Conclusiones La metrologa hoy es considerada para cualquier labor que se valla a desempear, se tiene que tener un cuidado especial a la hora de hacer mediciones ya que si los elementos que vamos a usar no estn calibrados a la fecha podemos tomar una medida que no es la aproximacin correcta, y en el caso de estar presentando un proyecto serio, los datos tomados con dicho instrumento no tendran valor alguno y se hara necesario volver a tomar los datos del experimento; tambin podemos decir que es gracias a la metrologa que hoy en da se a puesto un sistema de referencia que es igual para todo el mundo.Referencias

Integracin de maquinas medidoras por coordenadas en entornos (CAD/CAM )/ Cap 1.

http://www.science.oas.org/OEA_GTZ/LIBROS/METROLOGIA/presentacin_mesp.htm

http://www.cenam.mx/simposio2004/memorias/TA-047.pdf http://www.metrologia-ema.com/pdf/metrologia-basica.pdf4