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  • 1. ISFD “JOSE MANUEL ESTRADA” INSTRUMENTACION Y CONTROL INSTRUMENTOS DE MEDICIONPROFESOR: MESAALUMNOS: ALEGRE JOSE ADRIAN ARGAÑARAZ GUSTAVOEMANUEL CHAMORRO JUAN MANUELCURSO: 4º 1ºAÑO: 2011
  • 2. INSTRUMENTOS DE MEDICIONEn física, química e ingeniería, un instrumento de medición es un aparato que se usapara comparar magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como unidades demedida se utilizan objetos y sucesos previamente establecidos como estándares opatrones y de la medición resulta un número que es la relación entre el objeto de estudioy la unidad de referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se haceesta conversión.HistoriaDesde la antigüedad medir es una necesidad vital para el hombre.La medida surge debido a la necesidad de informar a los demás de las actividades decaza y recolección, como por ejemplo: a que distancia estaba la presa, que tiempotranscurría para la recolección; hasta donde marcaban los límites de la población.En último lugar surgieron los sistemas de medidas, en las poblaciones con lasactividades del mercado.Todos los sistemas de medidasde longitud derivaron de lasdimensiones del cuerpohumano (codo, pie...), de susacciones y de las acciones delos animales.Otros sistemas como los deltiempo también derivaron delser humano y másconcretamente de losfenómenos cíclicos queafectaban a la vida delhombre.Los sistemas de medidasconcretos, tales como las de longitud, superficie, tuvieron una evolución muy distinta.Los de longitud derivaron de las dimensiones que se recorrían. Sin embargo en lasmedidas de capacidad hubo un doble sistema según fuera para medir líquido o sólido, ylos nombres de ambos sistemas derivaron de los recipientes en los que eran contenidoso de sus divisores.El progreso de todos los sistemas de medida tuvo que ver con dos factores: • El grado de intercambio de productos entre distintos grupos humanos.
  • 3. • El desarrollo de los sistemas de escritura y de numeración, y en general, de las distintas ciencias.Medir: Es comparar una cantidad desconocida que queremos determinar y una cantidad conocida de la misma magnitud, que elegimos como unidad. Al resultado de medir lo llamamos Medida y da como producto un número (cuantas veces lo contiene) que es la relación entre el objeto a medir y la unidad de referencia (unidad de medida). O sea que estamos comparando la cantidad que queremos determinar con una unidad de medida establecida de algún sistema, por ejemplocierta longitud comparada con cuantos milímetros equivale, una determinada corrienteeléctrica con cuantos amperes, cierto peso con cuantos gramos, etc.Cuando medimos algo se debe hacer con gran cuidado, para evitar alterar el sistema queobservamos, teniendo en cuenta que las medidas se realizan con algún tipo de error,debido a imperfecciones del instrumento o a limitaciones del medio, erroresexperimentales, etc.Unidades de medidaAl patrón utilizado para medir le llamamostambién Unidad de medida. Debe cumplir estascondiciones:1º.- Ser inalterable, esto es, no ha de cambiar conel tiempo ni en función de quién realice la medida.2º.- Ser universal, es decir utilizada por todos lospaíses.3º.- Ha de ser fácilmente reproducible.Reuniendo las unidades patrón que los científicoshan estimado más convenientes, se han creado losdenominados Sistemas de Unidades.Uno de ellos que utilizamos en nuestras aulas es elSistema InternacionalSistema Internacional ( S.I.)Este nombre se adoptó en el año 1960 en la XIConferencia General de Pesos y Medidas, celebrada en París buscando en él un sistemauniversal, unificado y coherente que toma como Magnitudes fundamentales: Longitud,
  • 4. Masa, Tiempo, Intensidad de corrienteeléctrica, Temperatura termodinámica, Cantidad de sustancia, Intensidad luminosa. Tomaademás como magnitudes complementarias: Angulo plano y Angulo sólido. Longitud metro m Tiempo segundo sMasa kilogramo KgIntensidad de corriente eléctrica amperio o amper ATemperatura kelvin KCantidad de sustancia mol MolIntensidad luminosa candela CdErrores en las medidas directas:El origen de los errores de medición es muy diverso, pero podemos distinguir:Errores sistemáticos: son los que se producen siempre, suelen conservar la magnitud yel sentido, se deben a desajustes del instrumento, desgastes etc. Dan lugar a sesgo en lasmedidas.Errores aleatorios: son los que se producen de un modo no regular, variando enmagnitud y sentido de forma aleatoria, son difíciles de prever, y dan lugar a la falta decalidad de la medición.Error absoluto: el error absoluto de una medida es la diferencia entre el valor real de unamagnitud y el valor que se ha medido.Error relativo: es la relación que existe entre el error absoluto y la magnitud medida, esadimensional, y suele expresarse en porcentaje.Error estándar: si no hemos valorado el error que cometemos al medir, tomamos comoerror estándar:Cinco veces la apreciación del instrumento.El 5% de la magnitud medida.El error estándar es la mayor de estas medidas.
  • 5. A continuación mencionaremos algu8nos instrumentos con sus características.Para medir longitud: • Regla • Metro • Calibre • Micrómetro, etc.REGLA: Instrumento de forma rectangular y de poco espesor, el cual puede estarhecho de distintos materiales rígidos, que sirve principalmente para medir la distanciaentre dos puntos o para trazar líneas rectas.Al medir con la regla debemos tener la precaución de iniciar la medida desde el cero dela escala, que no siempre coincide con el extremo de la misma, si no que en muchasreglas el cero se encuentra a una pequeña distancia de dicho extremo, lo que puedeconducir a un error de medición si no se presta atención a este detalle.METRO PLEGABLE: se utiliza para medir distancias con una apreciación de 1 mm.Este instrumento suele tener el cero de la escala coincidiendo con su extremo, por loque en este caso se debe medir partiendo del mismo. Suelen tener una longitud de 1m ode 2m.CINTA METRICA: se utiliza para medir distancias conuna apreciación de 1 mm y en pulgadas, tambiénsuelen tener el cero de la escala coincidiendo con suextremo, por lo que en este caso se debe medirpartiendo del mismo, donde tiene una pata de apoyopara colocar en el borde de la pieza, facilitando lamedición. Tienen de 1m a 5m de longitud.CALIBRE: instrumento para medirpequeñas longitudes con apreciación de0,1 mm en los modelos más comunes connonio de 10 divisiones, apreciación de0,02 mm si tiene nonio de 50 divisiones,
  • 6. además de 1/128”en el nonio de pulgadas, por lo tanto su apreciación dependerá de lacantidad de divisiones del nonio:10 divisiones = 1/10 mm o 0,1 mm20 divisiones = 1/20 mm o 0,05 mm50 divisiones = 1/50 mm o 0,02 mmEste instrumento tiene además accesorios para facilitar distintos tipos de medidas delongitud sobre piezas, por ejemplo: medidas exteriores con las patas fija y móvil, medidasen interiores con las puntas fija y móvil, medidas de profundidad en cavidades con la varillade profundidad. En cualquiera de los casos anteriores la lectura siempre se realiza sobre lazona a consultar, donde se encuentren el nonio y la regla, observando la cantidad demilímetros enteros a la izquierda del cero del nonio y los decimales contando en el noniohasta llegar a los trazos coincidentes.MICRÓMETRO: instrumento de precisión para medir longitudes con una apreciaciónde centésimas de milímetro (0,01mm) capaz de realizar estas mediciones gracias a untornillo de precisión con una escala convenientemente graduada.
  • 7. Para medir magnitudes eléctricas:AMPERÍMETRO: instrumento que mide laintensidad de corriente eléctrica que circulapor su interior en amperes A (cuantacorriente hay en el circuito o cuantoselectrones circulan por unidad de tiempo). Sedebe conectar en serie con la corriente amedir, de lo contrario provoca cortocircuitospor su baja resistencia interna, con loscorrespondientes daños.MULTÍMETRO O TESTER: contiene varios instrumentos en uno para medirdistintas magnitudes eléctricas, seleccionándolos mediante una perilla. Puede medirvoltaje o tensión, resistencia eléctrica, intensidad de corriente (solo mili amperes y enalgún caso hasta 10 A en corriente continua), etc.Debe conectarse como el instrumento que se seleccione (amperímetro en serie,voltímetro en paralelo), en el caso de medir resistencia eléctrica debe seleccionarse elóhmetro y realizar la medición con dicha resistencia desconectada de toda fuenteeléctrica ya que el óhmetro tiene pilas internas y otra tensión externa aplicada puededañarlo.
  • 8. Errores en la medición.Al hacer mediciones, las lecturas que se obtienen nunca son exactamente iguales, auncuando las efectúe la misma persona, sobre la misma pieza, con el mismo instrumento,el mismo método y en el mismo ambiente. Los errores surgen debido a la imperfecciónde los sentidos, de los medios, de la observación, de las teorías que se aplican, de losaparatos de medición, de las condiciones ambientales y de otras causas.Medida del error: En una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, lainexactitud o incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y mínimoobtenidos.Incertidumbre = valor máximo - valor mínimoEl error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor convencionalmenteverdadero correspondiente. • Error absoluto = valor leído - valor convencionalmente verdadero • El error absoluto tiene las mismas unidades de la lectura. • El error relativo es el error absoluto entre el valor convencionalmente verdadero. • Error relativo = error absoluto • Valor convencionalmente verdaderoY como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor convencionalmenteverdadero, entonces: • Error relativo = valor leído -valor convencionalmente verdaderoValor convencionalmente verdaderoCon frecuencia, el error relativo se expresa en porcentaje multiplicándolo por cien.Clasificación de errores en cuanto a su origen.Errores por el instrumento o equipo de medición: Las causas de errores atribuibles alinstrumento, pueden deberse a defectos de fabricación (dado que es imposible construiraparatos perfectos). Estos pueden ser deformaciones, falta de linealidad, imperfeccionesmecánicas, falta de paralelismo, etcétera.El error instrumental tiene valores máximos permisibles, establecidos en normas oinformación técnica de fabricantes de instrumentos, y puede determinarse mediantecalibración.Errores del operador o por el modo de medición: Muchas de las causas del erroraleatorio se deben al operador, por ejemplo: falta de agudeza visual, descuido,cansancio, alteraciones emocionales, etcétera. Para reducir este tipo de errores esnecesario adiestrar al operador:
  • 9. Error por el uso de instrumentos no calibrados: instrumentos no calibrados o cuya fechade calibración está vencida, así como instrumentos sospechosos de presentar algunaanormalidad en su funcionamiento no deben utilizarse para realizar mediciones hastaque no sean calibrados y autorizados para su uso.Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones: La fuerza ejercida al efectuarmediciones puede provocar deformaciones en la pieza por medir, el instrumento oambos.Error por instrumento inadecuado: Antes de realizar cualquier medición es necesariodeterminar cuál es el instrumento o equipo de medición más adecuado para la aplicaciónde que se trate.Además de la fuerza de medición, deben tenerse presente otros factores tales como: • Cantidad de piezas por medir • -Tipo de medición (externa, interna, altura, profundidad, etcétera.) • Tamaño de la pieza y exactitud deseada.Se recomienda que la razón de tolerancia de una pieza de trabajo a la resolución,legibilidad o valor de mínima división de un instrumento sea de 10 a 1 para un casoideal y de 5 a 1 en el peor de los casos. Si no es así la tolerancia se combina con el errorde medición y por lo tanto un elemento bueno puede diagnosticarse como defectuoso yviceversa.Errores por puntos de apoyo: Especialmente en los instrumentos de gran longitud lamanera como se apoya el instrumento provoca errores de lectura. En estos casos debenutilizarse puntos de apoyo especiales, como los puntos Airy o los puntos Bessel (véasela figura 3.1.7).Errores por método de sujeción del instrumento: El método de sujeción del instrumentopuede causar errores un indicador de carátula esta sujeto a una distancia muy grande delsoporte y al hacer la medición, la fuerza ejercida provoca una desviación del brazo.La mayor parte del error se debe a la deflexión del brazo, no del soporte; para minimizarse debe colocar siempre el eje de medición lo más cerca posible al eje del soporte.Error por distorsión: Gran parte de la inexactitud que causa la distorsión de uninstrumentó puede evitarse manteniendo en mente la ley de Abbe: la máxima exactitudde medición es obtenida si el eje de medición es el mismo del eje del instrumento.
  • 10. Error de paralaje: Este error ocurre debido a la posición incorrecta del operador conrespecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual está en un planodiferente El error de paralaje es más común de lo que se cree. Este defecto se corrigemirando perpendicularmente el plano de medición a partir del punto de lectura.Error de posición: Este error lo provoca la colocación incorrecta de las caras demedición de los instrumentos, con respecto de las piezas por medir.Error por desgaste: Los instrumentos de medición, como cualquier otro objeto, sonsusceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso.Error por condiciones ambientales: Entre las causas de errores se encuentran lascondiciones ambientales en que se hace la medición; entre las principales destacan latemperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias (ruido)electromagnéticas extrañas.1. Humedad2. Polvo3. TemperaturaTodos los materiales que componen tanto las piezas por medir como los instrumentos demedición, están sujetos a variaciones longitudinales debido a cambios de temperatura.Para minimizar estos errores se estableció internacionalmente, desde 1932, como normauna temperatura de 20″C para efectuar las mediciones. En general, al aumentar latemperatura crecen las dimensiones de las piezas y cuando disminuye la temperatura lasdimensiones de las piezas se reducen.

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