MEDICIONES ELÉCTRICAS

INSTRUMENTACIÓN

UNIDAD 1

UNIDAD 1: ASPECTOS Y DEFINICIONES GENERALES DE LAS

MEDICIONES ELÉCTRICAS.

1.1 Conceptos generales de:

Patrón de mediciones

Medir significa encontrar una cantidad como múltiplo de alguna otra cantidad

fija, esta cantidad fija se conoce como unidad. La medición por tanto requiere

un sistema de unidades que sea preciso, seguro y fácil de utilizar. Para

asegurar que en todo el mundo, se utilizan las mismas unidades para los

mismos valores, es necesario tener unas definiciones estrictas de unidades y

definir cómo se pueden realizar las calibraciones de los sistemas de medida.

Tales referencias se conocen como patrones o estándares.

En las aplicaciones diarias, las medidas se realizan utilizando ins trumentos

de medida que han sido calibrados con patrones locales que a su vez han

sido comparados con patrones situados en escalones más elevados y así se

llega a los patrones nacionales que tienen que estar de acuerdo con las

especificaciones internacionales. La calibración es un término que se utiliza

para la comparación de un sistema de medida frente a los patrones, cuando

el sistema está en un ambiente de concordancia con el que se ha definido

para la realización del patrón.

Medición y tipos

Medición o medida (acción y resultado de medir), es la comparación de la

cantidad de una magnitud física con la cantidad contenida en otra magnitud

de igual naturaleza que se toma como unidad o patrón.

Por tanto, el resultado de una medición (o medida) es una cantidad

expresada por un número que indica cuántas unidades contiene la magnitud

objeto de tal análisis. Atendiendo a la finalidad, cabe hacer la distinción entre

dos tipos de mediciones que son comunes para cualquiera que sea la

naturaleza del objeto a medir: eléctrica, mecánicas, hidráulica, térmica,

lumínica, sonora, etc. Estos dos tipos son:

Mediciones Técnicas destinadas a determinar valores de cantidades de

magnitudes físicas con fines de información, control, protección o facturación,

realizadas generalmente «in situ» o en Laboratorios ubicados dentro de

unidades productivas, que utilizan instrumentación no excesivamente

sofisticada o cara y relativamente versátil. Ejemplo de este tipo de

mediciones se pueden encontrar constantemente en la vida cotidiana:

básculas de los mercados de abastecimientos, contadores de agua, gas o

energía eléctrica, cintas métricas, fotómetros y sonómetros, termómetros,

cuentarrevoluciones, etc.

Mediciones Metrológicas y Calibraciones. Son aquéllos procesos

realizados con regularidad, en los que se incluyen mediciones que están

destinados a certificar legalmente la calidad y clase de precisión tanto de los

instrumentos de mediciones técnicas como de otros elementos de calibración

de orden inferior. En las calibraciones, más que mediciones se realizan

comparaciones de las indicaciones del instrumento en prueba con los

parámetros proporcionados por elementos físicos denominados Patrones (o

Calibradores); patrones que, a su vez, deben calibrarse por comparación c on

otros de nivel superior, prolongándose la cadena hasta los patrones

Primarios o absolutos. La existencia identificada y documentada de una

cadena completa que abarque desde el instrumento de medición o

calibración hasta el patrón o los patrones primario s, al menos Nacionales, se

denomina TRAZABILIDAD.

Por supuesto este tipo de operaciones sólo pueden llevarse a cabo en

Laboratorios Reconocidos y equipados con materiales y patrones de elevado

coste y de los que en España sólo existen una docena escasa. Es

conveniente hacer notar que sea cual sea el tipo de medida, los procesos de

comparación de la magnitud a medir con su unidad o con su valor

equivalente, así como la obtención del resultado numérico, siempre tienen

imperfecciones, lo que da lugar a que el resultado contenga un mayor o

menor grado de incertidumbre o imprecisión o, lo que es lo mismo, que el

valor numérico obtenido sea distinto del valor real exacto, el cual será

siempre desconocido, aunque afortunadamente acotable.

Errores de medición,

ERROR.- Es la desviación a partir del valor real de la variable medida.

Todo instrumento de medida presenta un error o inexactitud en los resultados

los cuales son inherentes a lo siguiente:

1.- Construcción

2.-Ajuste durante su contraste. (Relación que existe entre el instrumento en

uso respecto a su instrumento patrón).

El proceso de medición generalmente requiere el uso de un instrumento

como medio físico para determinar la magnitud de una variable. Los

instrumentos constituyen una extensión de las faculta des humanas y en

muchos casos permiten a las personas determinar el valor de una cantidad

desconocida la cual no podría medirse utilizando únicamente las facultades

sensoriales. Por lo tanto:

Tipos de errores, Clasificación de los errores.

Antes de realizar una medición con un grupo de instrumentos dados, es

importante determinar qué tipos de errores pueden presentarse, para saber si

se está dentro de nuestros requerimientos de exactitud.

El estudio a fondo de la teoría de errores excede los alcances de este

artículo y por lo tanto no se efectuará. Si bien no es fácil realizar una

clasificación estricta, en los párrafos siguientes se presentará la clasificación

clásica de los errores.

Según la misma, los errores se pueden clasificar en errores groseros,

errores sistemáticos y errores aleatorios (al azar).

1 - Errores involuntarios

Consisten en equivocaciones en las lecturas y registros de los datos. En

general se originan en la fatiga del observador, en el error al transcribir los

valores medidos a las planillas de los protocolos de ensayos, a la

desconexión fortuita de alguna parte del circuito de medición, etcétera.

Estos errores se caracterizan por su gran magnitud, y pueden detectarse

fácilmente al comparar varias mediciones de la misma magnitud. Po r ello se

aconseja siempre realizar al menos 3 (tres) mediciones repetidas.

2 - Errores sistemáticos

Se llaman así porque se repiten sistemáticamente en el mismo valor y

sentido en todas las mediciones que se efectúan en iguales condiciones.

Las causas de estos errores están perfectamente determinadas y pueden ser

corregidas mediante ecuaciones matemáticas que eliminen el error. En

algunos casos pueden emplearse distintos artificios que hacen que la

perturbación se auto elimine.

En virtud de las causas que originan este tipo de error, es conveniente

realizar una subdivisión de los errores sistemáticos:

A - Errores que introducen los instrumentos o errores de ajuste.

B - Errores debidos a la conexión de los instrumentos o errores de método.

C - Errores por causas externas o errores por efecto de las magnitudes de

influencia.

D - Errores por la modalidad del observador o ecuación personal.

3 - Errores aleatorios

Es un hecho conocido que al repetir una medición utilizando el mismo

proceso de medición (el mismo instrumento, operador, excitación, método,

etc.) no se logra el mismo resultado.

En este caso, los errores sistemáticos se mantienen constantes, y las

diferencias obtenidas se deben a efectos fortuitos, denominados errores

aleatorios (mal llamados accidentales).

Por ello, una característica general de los errores aleatorios es que no se

repiten siempre en el mismo valor y sentido.

En virtud de las causas que originan este tipo de error, es conveniente

realizar una subdivisión de los errores aleatorios:

A - Rozamientos internos.

B - Acción externa combinada.

C - Errores de apreciación de la indicación.

D - Errores de truncamiento.

Exactitud vs. Precisión.

EXACTITUD: Es la cercanía con la cual la lectura de un instrumento se

aproxima al valor verdadero del parámetro medido. Se refiere al grado

acercamiento, aproximación o conformidad al valor verdadero de la cantidad

bajo medición.

PRECISIÓN: Es una medida de la repetibilidad de las mediciones, es decir,

dado un valor fijo de algún parámetro, la precisión es una medida del grado

con el cual las mediciones sucesivas difieren una de la otra. Se refiere al

grado de concordancia dentro de un grupo de mediciones.

o Ejemplo de exactitud y precisión;

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