Metodos De Aforo

3. FUNDAMENTOS DE MEDICIÓN

La medición del agua es el proceso de cuantificar nuestra experiencia sobre el comportamiento de este líquido en el mundo exterior.

Las medidas no son simples números exactos. Una medida tiene un rango de aproximación al valor real, debido a errores humanos, a defectos de aparatos y a la variabilidad física de propio fenómeno que se está midiendo.

Debido a ello, se han establecido ciertos indicadores o parámetros para saber cuándo una medición está bien realizada, tiene la calidad adecuada y es confiable. Así, surge el concepto de Exactitud en la Medición (Accuracy en inglés), Precisión y Error.

La exactitud es el grado de aproximación que tiene una medición a un valor estándar o patrón. Los valores estándares son establecidos por usuarios, proveedores, entidades metrológicas o gobiernos. Por ejemplo, en la medición del gasto se utilizan bancos de medición certificados por el Sistema Nacional de Laboratorios de Prueba, SINALP, como el que se encuentra en el Instituto Mexicano de Tecnología del Agua, IMTA .

La precisión es la capacidad para producir el mismo valor dentro de un límite de exactitud dado, cuando se mide repetidamente un parámetro físico del agua. La precisión representa la máxima desviación del valor promedio de todas las lecturas hechas. El error es la desviación del valor que se mide, observa o calcula, del valor verdadero. La desviación puede ser pequeña e inherente a la estructura y funcionamiento del sistema de medición, por lo que cotidianamente se establecen rangos aceptables, para que los fabricantes, instaladores y operadores inspeccionen y verifiquen sus aparatos y detecten los defectos correspondientes.

Es necesario anotar que la medición del gasto que pasa por un conducto y cuantificar, a partir de éste, el volumen que consume o descarga un usuario del agua nacional, es el tema principal que se trata este manual, por lo que debemos estar atentos en cómo lograr esta medición de gasto y cálculo de volumen con la mayor exactitud y precisión posible.

Desafortunadamente, medir directamente el gasto, a través del volumen descargado en un intervalo de tiempo, es una tarea sumamente complicada en la práctica.

sobre todo si se trata de medición en canales de riego o acueductos de agua potable de ciudades, donde los caudales son muy grandes y requerirían recipientes enormes. Y aunque existen en el mercado algunos medidores de tipo volumétrico, su uso se restringe a medidores pequeños, por ejemplo los que se instalan en los domicilios de las casas en una población.

Es por eso que normalmente se recurre a la medición de gasto en forma indirecta, ya sea midiendo la velocidad y el área o bien registrando la diferencia de cargas piezométricas que ocurren en el flujo de agua al obstruir su escurrimiento con algun dispositivo.

Por consiguiente, medir nuevas variables para calcular indirectamente el gasto repercute en un aumento de la posibilidad de cometer los errores mencionados y perder calidad en la medición.

Con todo lo dicho anteriormente, el objetivo de la medición será entonces obtener el valor de un parámetro físico con la mayor exactitud y precisión posible, disminuyendo al máximo los errores posibles. Para ello se presentan en esta sección del manual para que conozcas cómo son estos errores, qué los ocasiona y qué puedes hacer para evitarlos o corregirlos.

3.1. ERROR ESPURIO

El error espurio es causado por accidentes, de ahí que también se le conozca como error accidental. Este tipo de error se presenta cuando ocurren fallas humanas, por la falta de cuidado o incapacidad física, en el momento de realizar la medición.

Algunos factores importantes que generan este tipo de error son: mala ubicación de los aparatos, selección equivocada de los valores de referencia, sentido de la vista deficiente, etc.

Figura 1.- Los errores espurios se deben a accidentes por ejemplo por descuidos del personal

Estos errores espurios son los que parecen “dispararse” del resto de los datos medidos, que por lo general tienden a ajustarse a un comportamiento esperado. Ejemplo:

Por lo tanto, el error espurio es fácil de detectar porque es un valor muy alejado de lo que se espera encontrar. Cuando el error accidental aparece una o dos veces en un experimento no se considera grave. Otra cosa muy diferente es que se tengan errores en todas o en casi todas las lecturas, claramente esto no es un error espurio y se trata de otro tipo de error.

El error espurio o accidental se disminuye haciendo las pruebas con mucho cuidado y responsabilidad, desechando lecturas dudosas o mal tomadas, lo cual se logra con supervisión y buen entrenamiento.

3.2. ERROR SISTEMÁTICO

El error sistemático es ocasionado cuando el instrumento está mal calibrado, es decir que no está ajustado a un patrón conocido. Por ejemplo, un recipiente estará calibrado en su volumen de agua, si este volumen es exactamente igual al volumen que ocupa un recipiente patrón, que ha sido fijado como base de medida.

El error sistemático se debe a defectos en la calibración de aparatos. Para aclarar el concepto de error sistemático, Imaginemos a un tirador con una escopeta que intenta dar en un blanco. Dispara cinco tiros y da aproximadamente en el mismo punto pero no da ninguno en el centro. Probablemente la mirilla esté desviada o el cañón tiene algún desperfecto, es decir la escopeta no está calibrada y generará un error sistemático.

Esto es típico en las ferias donde las escopetas son “arregladas” para que los personas no acierten en el blanco aunque sean buenos tiradores. Así, el error sistemático no disminuye aunque se aumente el número de disparos de escopeta.

Si se trata ahora con mediciones de gasto, por ejemplo en un vertedor, donde se establece la elevación de la cresta con un valor equivocado, entonces las lecturas tendrán un error sistemático. Asimismo, deformaciones, roturas, piezas desgastadas o mal acomodadas en la fabricación u operación de los medidores, causarán este tipo de error en los registros de datos.

Las ecuaciones de calibración o curvas de los medidores también pueden incluir errores sistemáticos, debido a que en ocasiones son obtenidas por ajustes de curvas o contienen coeficientes medidos en laboratorio o empíricos.

3.3. ERROR ALEATORIO

El error aleatorio es está relacionado con la dispersión de las mediciones inherentes al fenómeno físico. Si se realiza una sola medición del evento físico, como por

ejemplo la medición puntual de la velocidad del agua en una corriente a superficie libre, se corre el riesgo de que se registre un dato justo en que ocurre una pequeña alteración extraordinaria en la estabilidad del flujo, causando una toma de lectura que no corresponde con el valor predominante y por ende un error llamado error aleatorio.

Usemos el mismo ejemplo del tiro al blanco en donde se tiene un buen tirador con una buena escopeta. Ahora la persona hace cinco disparos y atina varios en el centro pero en diferentes lugares. El error en este caso se produce en forma aleatoria debida a diversas razones, que no pueden ser controladas ni por el tirador ni por la escopeta, tales como las pequeñas variaciones en la posición del tirador, el brillo de la luz del día, ruidos externos, etc.

El error aleatorio se reduce repitiendo varias veces la misma prueba en condiciones iguales del sitio.

Suele suceder, como a veces en la actividad de medición, que aún con una buena escopeta el tirador no acierta en el blanco y los tiros se encuentran dispersos. Definitivamente, este caso no puede deberse a errores aleatorios, sino a que la persona no es capaz de reproducir los tiros en el blanco, lo cual quiere decir que no es preciso en sus disparos; lo que indica que debe practicar. Análogamente, por ejemplo cuando un operador mal entrenado mide un gasto varias veces con un aparato bien calibrado y resulta que hay una gran dispersión en los datos, no se debe a un error aleatorio, ni tampoco a un error

espurio, sino que esta persona no es precisa en la medición y debe prácticar o capacitarse en el uso de los aparatos.

3.4. ERROR DE REDONDEO

Normalmente, los equipos de medición proporcionan al observador registros en forma digital, es decir con números impresos en una pantalla o papel. Así, la cifra del valor medido se trunca, de acuerdo con la escala que presenta el aparato. Este truncamiento en las cifras produce un error denominado de redondeo.

Por ejemplo, si la aguja de un medidor de gasto (con marcas a cada 0.1 lt/s) indica en su carátula el valor de 32.1 litros por segundo, significa que la cantidad real del escurrimiento tiene un valor más cercano a este número, que a 32.0 lt/s o a 32.2 lt/s.

El error de redondeo se reduce con el uso de equipos que dispongan de más cifras o con aquellos que dispongan de una escala más amplia con un mayor número de divisiones.

3.5. CUANTIFICACIÓN DE ERRORES

Básicamente, hay dos maneras de cuantificar el tamaño del error que se produce en una medición. Uno, que evalúa el grado de exactitud de una medición, a través de la ecuación de Porcentaje de Error, como se indica a continuación

y otro, que determina el grado de precisión de la medición, mediante la fórmula de

Desviación estándar, siguiente:

En la fórmula anterior, S es la desviación estándar; Xi es

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