Introducción a la Instrumentación y Medición
Instrumentación
Es el conjunto de técnicas e instrumentos usados para observar, medir, registrar, controlar y actuar en fenómenos físicos. La instrumentación se preocupa del estudio, desarrollo, aplicación y operación de los instrumentos.
Medición
Es el procedimiento experimental mediante el cual el valor momentáneo de una magnitud física (magnitud a medir), es determinado con un múltiplo o submúltiplo de una unidad, establecida por un patrón.
Resultado de la Medición
El resultado de la medición (rm) debe expresarse apropiadamente, lo que se conoce sobre el valor de la magnitud a medir, esto es:
rm = rb ± ir
- rm: resultado de la medición
- rb: resultado base
- ir: indeterminación o incertidumbre en el resultado
El resultado base (rb) puede ser: una medida, el promedio de varias medidas, un valor calculado en función de otras magnitudes medidas, etc.
Tipos de Error
Error Sistemático (es)
Corresponde a una parte del error que siempre está presente en las mediciones realizadas en idénticas condiciones.
es = mm – vvc
- mm: promedio de las medidas
- vvc: valor verdadero convencional
Error Aleatorio (ea)
Es la parte del error que se genera en función de los factores aleatorios.
ea = m – mm
Error Grosero
Es la parte del error que puede ocurrir por una lectura errónea, tomada incorrectamente o por daño del sistema de medición. Su valor es totalmente impredecible, se podrá suprimir si el trabajo de medir es realizado profesionalmente.
Conceptos Importantes en la Medición
Rango de Indicación (RI)
Es el intervalo entre el menor y el mayor valor que el indicador del sistema de medición estaría en condiciones de presentar como lectura (o medida).
Rango de Operación (RO)
Es el intervalo entre el menor y el mayor valor de la magnitud a medir, donde el sistema de medición opera según las especificaciones metrológicas establecidas.
División de Escala
Corresponde al valor nominal de la variación de la lectura entre dos trazos adyacentes de la escala (analógicos).
Incremento Digital (ID)
Corresponde al menor incremento, que un indicador digital, presenta en el dígito menos significativo. Este puede ser de 1 en 1, de 2 en 2 o de 5 en 5.
Resolución (r)
Es la menor variación de la magnitud a medir que puede ser indicada o registrada por el sistema de medición. La evaluación de la resolución es hecha en función del tipo de instrumento.
Profundizando en Conceptos de Medición
Error Sistemático (es)
Es una parte del error que siempre está presente en las medidas a un valor de la magnitud a medir, realizadas con un mismo instrumento y bajo las mismas condiciones.
Dispersión de la Medición (dm)
Especifica el rango de valores dentro del cual, con una probabilidad estadística definida, se situará el error aleatorio de una medición. Normalmente se especifica una dm de modo que cubra.
Curva de Error (CE)
Es un gráfico de error a lo largo del RO, los errores son presentados en función del valor indicado (lectura o medida). Este gráfico es bastante explícito sobre el comportamiento del instrumento y muy práctico para la determinación del resultado de la medición.
Incertidumbre de la Medición (IM)
La IM de un sistema de medición expresa el mayor error que el mismo podrá imponer a la medida a lo largo de toda su RO. Numéricamente la IM está dada por: IM = ± IEmax.
Sensibilidad (sb)
Es la variación de la señal de salida (lectura) correspondiente a una variación unitaria de la magnitud a medir.
Precisión
Medidas precisas, significan medidas con poca dispersión (precisar = definir claramente).
Exactitud
Medidas exactas implican error cero.
Tiempo de Estabilización
Es el tiempo necesario, luego de haber aplicado una entrada tipo escalón al sistema de medición, para lograr la estabilización.
Más Conceptos Clave en Medición
El Resultado Base
Expresa en valor más probable de la magnitud a medir y la IR (indeterminación del resultado), indica una variación relativa en torno al RB, rango en el cual está el VVC (el valor verdadero convencional), con una probabilidad de encuadramiento de un 95%.
Campo de Medición
Espectro o conjunto de los valores de la variable medida que están comprendidos dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medida o de transmisión del instrumento, se expresa estableciendo los dos valores extremos.
Alcance
(Sin definición proporcionada en el texto original)
Precisión
La precisión es la tolerancia de medida o de transmisión del instrumento y define los límites de los errores cometidos cuando el instrumento se emplea en condiciones normales de servicio.
Zona Muerta
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicación o la señal de salida del instrumento, es decir, que no produce su respuesta, viene dada en tanto por ciento del alcance de la medida.
Sensibilidad
Es la razón entre el incremento de la lectura y el incremento de la variable que lo ocasiona, después de haberse alcanzado el estado de reposo.
Repetibilidad
Capacidad de reproducción de las posiciones de la aguja o del índice del instrumento al medir repetidamente valores idénticos de la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido de variación, recorriendo todo el campo.
Histéresis
Diferencia máxima que se observa en los valores indicados por el índice o la aguja del instrumento para un mismo valor cualquiera del campo de medida, cuando la variable recorre toda la escala en los dos sentidos ascendente y descendente. Se expresa en tanto por ciento del alcance de la medida.