DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES

I. Unidades de medición.

Objetivo y criterios de aprendizaje.

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1 El alumno conocerá y utilizará los conceptos de medición, precisión y error, reconociendo además las características metrológicas de los instrumentos de medición. 1

2 Definir los conceptos básicos de medición. 2

3 Describir los instrumentos de medición de acuerdo a su función. 5

DEMOSTRACIÓN DE HABILIDADES PARCIALES (Resultado De Aprendizaje.)

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1 Identificar las unidades y el tipo de instrumento a utilizar para efectuar una medición. 6

2 Utilizar el instrumento adecuado para la toma de medidas considerando las técnicas apropiadas para reducir el error. 20

Introducción.

La observación de un fenómeno es en general incompleta a menos que dé lugar a una información cuantitativa. Para obtener dicha información se requiere la medición de una propiedad física. Así, la medición constituye una buena parte de la rutina diaria del instrumentista.

La medición es la técnica por medio de la cual asignamos un número a una propiedad física, como resultado de una comparación de dicha propiedad con otra similar tomada como patrón, la cual se ha adoptado como unidad y tomando en cuenta el tipo de instrumento involucrado en dicho proceso.

Todos los instrumentos deben ser especificados a un punto tal que aseguren la operación del proceso y que permita la estimación de sus costos. Estas especificaciones se pueden sistematizar, aplicándolas tanto a sistemas sensores como a sistemas actuadores, sin que todas y cada una de las definiciones que siguen a continuación sean aplicables a todo sensor o actuador. Sin embargo, las definiciones conforman parte del léxico básico del proyecto de instrumentación.

PRECISION (o EXACTITUD)

Todo sistema sensor responde a un principio físico, químico o biológico que permite su funcionamiento. Por ende, todo sistema sensor tendrá limitaciones que serán inherentes a sus principios. Una de tales limitaciones es la precisión, que regula el margen de imprecisión instrumental. Por ejemplo, dado un sistema de medición de temperatura, de precisión 0,05 ºC, cuando su lectura fuese de 37,2ºC significa que la temperatura del ambiente medido está entre 37,15 y 37,25 ºC.

Habitualmente, la precisión se expresa como porcentaje de la escala completa. Por ejemplo, un termómetro cuyo tope de escala fuese 100ºC y de precisión 0,5% significa que toda lectura de T ºC estará sujeta a una imprecisión de 0,5ºC (si se mide 37,2ºC, la temperatura estará entre 36,7 y 37,7 ºC).

La precisión está asociada al cálculo de la desviación estándar del instrumento o de un procedimiento analítico.

ERROR

Expresa la diferencia entre la magnitud medida y la lectura instrumental. En toda aplicación se desearía que el error fuese 0; sin embargo, todo los instrumentos modifican su comportamiento a lo largo de su vida y es común calibrarlos de cuando en cuando. Un instrumento tan sencillo como un termómetro de mercurio se debe calibrar para corregir el error. Por ejemplo, si un reactor está a 70ºC y el instrumento lee 69ºC, el error será de –1ºC.

El error se define, habitualmente, como Lectura-Valor real; si bien podría usarse a la inversa sin mayores confusiones, con tan sólo especificar que opción se usa.

ERROR de NO LINEALIDAD

Los instrumentos ideales son lineales. De hecho, la mayoría de los sistemas instrumentales comerciales tienen respuesta lineal. Puede ocurrir, sin embargo, que la respuesta no sea estrictamente lineal y, por ende, que ocurra un error por no linealidad de la respuesta del instrumento.

Un caso típico que conviene tener en cuenta es el de los electrodos y medidores de pH. Como es sabido, la escala de pH resulta lineal pues el potencial de Nernst generado corresponde al logaritmo negativo de la concentración molar de hidrógeno ionizado (H+). A pesar de la sólida definición que sustenta la linealidad del medidor y de la electrónica utilizada para la amplificación, los sistemas (electrodo más medidor) de medición de pH sufren de no linealidades y, en realidad, la relación entre el pH de la solución y el pH medido es más bien como indican los puntos (circulitos) que como la línea sólida (hipotética respuesta lineal) de la figura a continuación.

REPETIBILIDAD

Especifica la habilidad del instrumento para entregar la misma lectura en aplicaciones repetidas del mismo valor de la variable medida. Así, por ejemplo, si a una misma presión de 25 p.s.i.g., un manómetro de precisión de 1 p.s.i., entrega las lecturas de 25,5; 26; 24,3; y 24 p.s.i.g. su operación es repetible; una lectura de 27 p.s.i.g. indicaría un problema de repetibilidad del instrumento (a menos que conste que fuese un problema de histéresis).

REPRODUCIBILIDAD

Se refiere a la capacidad del instrumento de mantener una misma lectura cuando el valor de la especie sensada está a valor constante. También se utiliza este término para describir la capacidad de entregar el mismo valor medio y desviación estándar al medir repetidamente un mismo valor.

SENSIBILIDAD

Término utilizado para describir el mínimo cambio en la especie sensada que el instrumento puede detectar. Su definición es similar a la definición de ganancia pero se refiere, más bien, a la posibilidad de discriminar dos valores muy cercanos entre si. La sensibilidad se expresa cuantitativamente mediante la tasa de cambio de la medición respecto del cambio en la especie sensada.

Es común (pero erróneo) asociar la sensibilidad a la escala de lectura; p.e. si una escala de temperatura tiene divisiones cada un grado centígrado, se podría pensar que la sensibilidad fuese de ½ grado porque no sería posible "estimar" valores como ¼ de grado. En realidad, es posible que el sistema termómetro en uso necesite un cambió de un grado antes de modificar

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