Proceso de Medicion

TITULO :

LABORATORIO Nº 1 INTRODUCCIÓN A LOS

PROCESOS DE MEDICIÓN

INTRODUCCIÓN A LA INGENIERIA

Código: P 701/11

Revisión: 1.1

Confeccionó: E.R.B.

Vigencia: 27/04/07

Página: 1 de 6

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1. Objetivo:

El presente Laboratorio tiene como objetivo servir de introducción a los procesos y sistemas de medición utilizados en la práctica de la profesión de Ingeniero, como así también a los primeros conceptos básicos referidos a la teoría de error. De esta manera se contribuye en la adquisición formal de competencias para la mejor inserción laboral de los futuros ingenieros.

2. Alcance: Todos los alumnos que cursan Introducción a la Ingeniería en la Facultad de

Ingeniería de la U.N.L.P.

3. Contenido: Como futuros ingenieros deberán adquirir una gran cantidad de conocimientos

relacionados con la matemática, algebra, cálculo infinitesimal, ecuaciones diferenciales, etc. Se les va a exigir que sean ágiles con los cálculos mentales y que aprendan la forma de llegar rápidamente a valores aproximados con una apreciable exactitud. La información que deberán manejar en más de una oportunidad será obtenida mediante la realización de algún tipo de medición, la que siempre traerá errores.

Este laboratorio les brindará los elementos básicos para comenzar a introducirse en el mundo de las mediciones. “Un adagio en ingeniería dice que lo que no se puede medir, no sirve.” Algunos ingenieros, con una cierta exageración, van más lejos: “Lo que no se puede medir, no existe”. En realidad lo que se quiere resaltar es que el ingeniero trabaja con números que son el producto de mediciones.1

Con el fin de entender algunos conceptos que se utilizarán en el presente laboratorio definimos los siguientes términos:

Medir: La acción de medir una cantidad de una magnitud consiste en compararla con otra de la misma magnitud que convencionalmente fue adoptada como “unidad”.

Magnitud: Definimos físicamente una magnitud como toda propiedad (de un cuerpo) que pueda ser medida. De esta forma entendemos como magnitud la longitud, el peso, la intensidad de una corriente eléctrica, el caudal de un río, etc.

Cantidad: Es el número que nos permite hacer la comparación cuantitativa respecto de la que se tomó como unidad de la magnitud.

Instrumento: Es un dispositivo empleado para determinar el valor o magnitud de una cantidad o variable.

1 Grech, Pablo, “Introducción a la Ingeniería. Un enfoque a través del diseño”. Pretice Hall, Bogotá 2001

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De esta manera diremos, por ejemplo, que la intensidad de una corriente es de 5 A, donde 5 es la cantidad que nos dice la relación que existe entre la cantidad que se tomó como unidad y la medida.

Para poder resolver el problema de medir, debemos definir correctamente los siguientes pasos que lo componen:

1. ¿Qué es lo que se va a medir?

2. ¿Cómo vamos a realizar la medición?

3. ¿Con qué elementos lo vamos a realizar?2

Se podría pensar que estas son preguntas obvias y de fácil respuesta, pero no siempre solemos encontrarnos con el camino allanado. Recorrerlas con detenimiento y encontrar las respuestas apropiadas suele ser a veces un largo trabajo. Es común tropezarnos con que la mayor dificultad es definir correctamente la variable que debemos medir.

Resuelto este primer problema aparece la elección del método a utilizar, los elementos (equipamiento, dispositivos, aparatos, condiciones ambientales, etc.) y las personas que realizarán la medida. Este último condicionamiento suele ser crítico para la toma de decisión del método a elegir, ya que las habilidades de los operarios pueden hacernos definir uno u otro método.

Una vez obtenido el valor de la medición debemos preguntarnos hasta que punto se acerca al valor verdadero. En algunos casos es fácil, como por ejemplo contar la cantidad de vehículos que hay en un estacionamiento. Pero en otros, la definición del valor verdadero puede ser complicada y hasta puede no existir, como por ejemplo el diámetro de un bulón. Dependerá fundamentalmente del instrumento que utilicemos, en el límite llegaremos a ver que no hay un único valor sino muchos y variables ya que podemos acercarnos hasta el nivel de medir las distancias intermoleculares.

Es así que aparece necesariamente el concepto de error y para ello daremos nuevamente algunas pocas definiciones que nos permitan realizar el presente laboratorio. Existe toda una teoría referida a los errores de medición, esta será desarrollada en forma más completa en otras materias de la carrera.

Error: Significa determinar hasta que punto una medida se aproxima al valor que se considera arbitrariamente como verdadero.

Error absoluto: Definimos error absoluto Ex como la diferencia:

Ex = Xm - Xvc (1)

2 Dampé, Jorge, “Medidas eléctricas. Guía de Estudio”, CEILP, La Plata - 1993

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Donde Xm es el valor medido y Xvc el valor verdadero que hemos adoptado convencionalmente, ya hemos visto que es muy difícil conocerlo e incluso que exista.

Error relativo: Se define simplemente como el cociente del error absoluto por el valor verdadero (o verdadero convencional si aquel no fuese conocido). Generalmente se expresa en por ciento (%).

ex = ( Xm – Xvc ) / Xvc (2)

Exactitud: Es la cercanía con la cual la lectura de un instrumento se aproxima al valor verdadero convencional de la variable medida.

Precisión: Es una medida de la repetibilidad de las mediciones; es decir, dado un valor fijo de una variable, la precisión es una medida del grado con el cual mediciones sucesivas difieren una de la otra.

Sensibilidad: Es la relación de la señal de salida o respuesta del instrumento al cambio de la entrada o variable medida.

Resolución: Es el cambio más pequeño en el valor medido para el cual el instrumento responderá.

Cifras significativas: Dan información con respecto a la magnitud y la precisión de las mediciones de una cantidad. Entre más cifras significativas tenga la expresión del resultado de una medición, mayor es la precisión de la misma. 3

Los errores pueden provenir de diferentes fuentes y normalmente se clasifican bajo tres categorías principales:

Errores brutos: comprenden los errores humanos, tales como mala lectura de los instrumentos, ajuste incorrecto y aplicación inapropiada de ellos y errores de cómputo.

Errores sistemáticos: provienen de los instrumentos, tal como el desgaste o defecto de ellos y los efectos del medio ambiente en el equipo.

Errores al azar: son aquellos debidos a causas que no se pueden establecer directamente debido a variaciones al azar en el parámetro o en el sistema de medición

Existen muchas formas de clasificar los métodos de medidas, entre ellas se encuentra la que divide a las mediciones en dos grandes grupos: directas e indirectas.

3 Cooper, William David, “Instrumentación Electrónica y Mediciones, Prentice Hall , México 1978

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Mediciones directas: son aquellas medidas en que el resultado se obtiene a partir de la indicación de un determinado aparato, es decir, el operador simplemente lee la indicación que es el valor deseado. Por ejemplo son directas las medidas de una tensión obtenida a partir de la lectura de un voltímetro; la medición de una resistencia hecha por medio de un óhmetro, etc.

Mediciones indirectas: son aquellas medidas en que el valor de la incógnita se obtiene a partir de relaciones que deben cumplir una o más variables determinadas en forma directa o no. Por ejemplo la medida de una resistencia aplicando el método del voltímetro y del amperímetro.4

4. Desarrollo del laboratorio: 4.1. Objeto a medir:

4.1.1. Valor de la resistencia de un tramo de conductor:

Se tomarán diez (10) trozos de 0,20 m de longitud de cable de 2,5 mm2 de cobre aislado y se medirá el valor de su resistencia con un multímetro digital con la escala puesta en óhmetro.

4.2. Método a utilizar: 4.2.1. Se colocarán de a uno por vez cada uno de los conductores sobre la

bornera de bronce.

4.2.2. Se procederá a medir el valor de su resistencia óhmica para corriente continua, evitando generar errores por contactos accidentales con la resistencia a medir.

4.3. Instrumentos utilizados:

4.3.1. Multímetro digital: realizar una breve descripción de sus características técnicas, error de medida, precisión, clase, etc.

4.4. Elementos utilizados: 4.4.1. Tramos de cable previamente cortados, bornera, instrumento.

4.5. Esquema de disposición o esquema de conexiones:

Realizar una descripción en texto y gráficamente de los dispositivos utilizados para realizar la medición.

4.6. Tabla con valores obtenidos: Confeccionar una tabla para cada uno de los ensayos de medición realizados.

4 Dampé, Jorge, “Medidas eléctricas. Guía de Estudio”, CEILP, La Plata - 1993

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Nro. de elemento Valor de resistencia medido: Xm

Error absoluto

Ex = Xm - Xvc

Error relativo

ex = ( Xm – Xvc ) / Xvc

1

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3

4

5

6

7

8

9

10

Promedio

(valor verdadero)

4.7. Fórmulas utilizadas:

4.8. Discusión de los resultados y conclusiones:

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4.9. Ideas o comentarios personales:

5. Bibliografía 1- Cooper, William David, “Instrumentación Electrónica y Mediciones”, Prentice

Hall, México 1978.

2- Dampé, Jorge, “Medidas eléctricas. Guía de estudios”, CEILP, La Plata 1993.

3- Grech, Pablo, “Introducción a la Ingeniería. Un enfoque a través del diseño, Pretice Hall, Bogotá 2001

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