Guia Medidas N1-2 O.docx

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MAR ÍA FA C U L T A D D E C I E N C I A S E I N G EN I ER Í A S FÍ S I C A S Y F O R M A LE S S E S I O N 0 1 - 0 2 : I N T RO D U CC I O N A L A U T I L I Z A C I O N D E I N S T R U M E NT OS Y T E O R I A D E E R RO R E S I.- OBJETIVO: -Comprobar sus características eléctricas de cada tipo de instrumento con la finalidad de poder usar el instrumento adecuado en cada experimento. -Reconocer los tipos de errores experimentales que existen en las mediciones eléctricas. II.- MARCO TEÓRICO: 1. Las mediciones juegan un papel muy importante en la validación de las leyes de la ciencia. también son esenciales para estudiar, desarrollar y vigilar muchos dispositivos y procesos. Sin embargo, el proceso mismo de la medición implica muchos pasos antes de producir un conjunto útil de información. Estas operaciones se pueden citar como sigue: a. Una selección adecuada del equipo disponible y una interconexión correcta de los diferentes componentes e instrumentos. b. El manejo inteligente del aparato de medición. c. El registro de los datos de un modo claro y completo. d. El calculo de la exactitud de la medición y las magnitudes de los posibles errores implícitos. e. La preparación de un informe que describa la medición y sus resultados para aquellos que puedan interesarse en su empleo.

2. Registro e informe de las mediciones La hoja original de datos es el documento más importante. Se pueden cometer errores la transferir la información, y por tanto las copias no pueden tener la validez de un original. Por lo tanto, es una práctica excelente rotular, registrar y anotar los datos conforme son tomados. Una breve declaración en el encabezado de la hoja de datos debe explicar el objetivo de la prueba y listar las variables a medir. Se deben anotar cosas tales como la fecha, los diagramas de conexión empleados, los números de serie del equipo y modelos y cualquier comportamiento anormal del instrumento. La forma de reporte debe consistir de tres secciones: -

Resumen de resultados y de conclusiones

-

Detalles esenciales del procedimiento, análisis, datos y estimaciones de error.

-

Información, cálculos y referencias de soporte.

3. Presentación gráfica de datos La representación gráfica es un modo eficiente y conveniente de presentar y analizar los datos. Se emplean las gráficas para ayudar a visualizar las expresiones analíticas, interpolar los datos y discutir los errores. Una gráfica siempre debe tener un titulo, la fecha de cuando se tomaron los datos, los ejes identificados en forma adecuada y con su escala correcta. Un método efectivo de localizar errores experimentales es graficar los datos teóricos antes de llevar a cabo un experimento, después a medida que se lleva a cabo el experimento se comparan los datos reales con los datos predichos, esto es los datos se grafican al mismo tiempo que se toman y no después; en muchos casos se puede detener le experimento, para analizarlo, tan pronto como se noten muchas discrepancias entre los datos predichos y los reales. Además cualquier punto inesperado puede verificarse antes de desmantelar el experimento.

4. Precisión y exactitud Un ejemplo para aclarar ambos conceptos sería, imagínese un instrumento que tiene un defecto en su funcionamiento, el instrumento puede estar dando un resultado que es altamente repetible de medición a medición, pero alejado del valor verdadero. Los datos obtenidos de este instrumento serían de alta precisión pero muy inexactos.

5. Evaluación estadística de datos Los métodos estadísticos pueden ser muy útiles para la determinación del valor más probable de una cantidad partiendo de un grupo limitado de datos: - Valor promedio o medio de un conjunto de mediciones. (M) - Error medio, del conjunto de errores fortuitos de medición, debido a los factores ambientales, factores de montaje, etc. (M) - Error relativo, del conjunto de errores permanentes, debido al calibrado de los aparatos de medida, de los sistemas de medida, etc. ()

A este respecto se habrán de tener en cuenta las siguientes consideraciones. a) En las medidas industriales y en los cuadros de distribución de centrales y estaciones de distribución, basta con una exactitud limitada; en estos casos se utiliza simplemente el valor promedio de las mediciones realizadas. Valor más probable de medida: M b) En las medidas para laboratorios industriales, es necesaria una exactitud media; ahora ha de tenerse en cuenta también el error medio, debido a los errores fortuitos. Valor mas probable de medida: M 

M

c) En las medidas para laboratorios de investigación, y en el calibrado para los aparatos de medida, es necesaria una exactitud elevada; han de tenerse en cuenta tanto los errores fortuitos como los errores permanentes de los aparatos y dispositivos de medida.

Valor mas probable de medida: M  M

 

III. ELEMENTOS A UTILIZAR:   

Amperímetro analógico y digital. Multímetro analógico y digital Voltímetro analógico y digital

IV. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN: a) Determinación del valor de una resistencia:

-

MÉTODO DIRECTO Se utilizará un ohmímetro para la medición directa del valor de una resistencia Rx. Tabla 1 Nº de

Rx

medición

(ohmios)

1

32

2

31.9

3

32.5

4

31.8

5

31.9

6

31.8

7

32.

8

31.7

-

Promedio

Error

Error

M

medio

relativo

(ohmios)

M



0.0.63

0.0015

0.001190

MÉTODO INDIRECTO Se utilizará un amperímetro y un voltímetro para determinar mediante la ley de Ohm el valor de una resistencia Rx. Armar el siguiente circuito.

b) Tomar nota de diferentes valores de tensión y corriente, para un mismo valor de resistencia Rx.

Tabla 2 Nº de

Promedio

Error

Error

medio

relativo

M (voltios)

M



20.13

0.025

0.0005121

0.631

Promedio

Error

Error

20.14

0.630

M

medio

relativo

7

20.15

0.631

(amperios)

M



8

20.11

0.630 31.95

0.1761

0.1761

medición

V

A

1

20.08

0.625

2

20.11

0.632

3

20.12

0.629

4

20.18

0.632

5

20.15

6

Rx (ohmios)

V.- CUESTIONARIO: 5.1.- Describa con sus propias palabras la diferencia entre exactitud y precisión, tal como se emplean en relación a las mediciones experimentales.

5.2.- ¿Cuáles son las tres clases generales de errores de medición? Explique.

5.3.- Un amperímetro de 0 a 50 mA tiene una exactitud de 0.5 ¿Entre que limites puede estar la corriente real cuando el medidor indica 13 mA?

5.4.- Considerando la precisión de las lecturas permitidas en los instrumentos analógicos, realice una clasificación de estos instrumentos.

5.5.-

Si las lecturas de resistencias tomadas en la tabla 1, fuera para una

estación de distribución, en un laboratorio industrial y en un laboratorio de investigación ¿Cuál sería el valor más probable de la medida?

5.6.- Explique el procedimiento para hallar el valor de la resistencia Rx cuando se realiza la medición indirecta, ¿Cómo se calcula su error?

5.7.- Explique como se determina el error de una variable hallado por el método directo y por el método Indirecto.

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OBSERVACIONES

CONCLUSIONES