En una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, la inexactitud o incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y mínimo obtenidos






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fecha de publicación15.03.2017
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MEDIDA DEL ERROR

En una serie de lecturas sobre una misma dimensión constante, la inexactitud o incertidumbre es la diferencia entre los valores máximo y mínimo obtenidos.
Incertidumbre = valor máximo - valor mínimo
El error absoluto es la diferencia entre el valor leído y el valor convencionalmente verdadero correspondiente.
Error absoluto = valor leído - valor convencionalmente verdadero
Sea, por ejemplo, un remache cuya longitud es 5.4 mm y se mide cinco veces sucesivas, obteniéndose las siguientes lecturas:

5.5; 5.6; 5.5; 5.6; 5.3 mm
La incertidumbre sera:

Incertidumbre = 5.6 - 5.3 = 0.3 mm
Los errores absolutos de cada lectura serian:

5.5 - 5.4 = 0.1 mm;

5.6 - 5.4 = 0.2 mm;

5.5 - 5.4 = 0.1 mm

5.6 - 5.4 = 0.2 mm;

5.3 - 5.4 = -0.1 mm
El signo nos indica si la lectura es mayor (signo +) o menor (signo -) que el 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.

Y como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor convencionalmente verdadero, entonces:



Y como el error absoluto es igual a la lectura menos el valor convencionalmente verdadero, entonces:



Con frecuencia, el error relativo se expresa en porcentaje multiplicándolo por cien.



El error relativo proporciona mejor información para cuantificar el error, ya que un error de un milímetro en la longitud de un rollo de lamina y en el diámetro de un tornillo tienen diferente significado.
CLASIFICACION DE ERRORES EN CUANTO A SU ORIGEN
Atendiendo al origen donde se produce el error, puede hacerse una clasificación general de estos en: errores causados por el instrumento de medición, causados por el operador o el método de medición (errores humanos) y causados por el medio ambiente en que se hace la medición.
Errores por el instrumento o equipo de medición

Las causas de errores atribuibles al instrumento, pueden deberse a defectos de fabricaci6n (dado que es imposible construir aparatos perfectos). Estos pueden ser deformaciones, falta de linealidad, imperfecciones mecánicas, falta de paralelismo, etcétera.



El error instrumental tiene valores máximos permisibles, establecidos en normas o información técnica de fabricantes de instrumentos, y puede determinarse mediante calibración. Esta es la comparación de las lecturas proporcionadas por un instrumento o equipo de medición contra un patrón de mayor exactitud conocida.

Debe contarse con un sistema de control que establezca, entre otros aspectos, periodos de calibración, criterios de aceptación y responsabilidades para la calibración de cualquier instrumento y equipo de medición.

Errores del operador o por el método de medición

Muchas de las causas del error aleatorio se deben al operador, por ejemplo: falta de agudeza visual, descuido, cansancio, alteraciones emocionales, etcétera. Para reducir este tipo de errores es necesario adiestrar al operador:

Otro tipo de errores son debidos al método o procedimiento con que se efectúa la medición, el principal es la falta de un método definido y documentado.

Error por el uso de instrumentos no calibrados

Instrumentos no calibrados o cuya fecha de calibración esta vencida, así como instrumentos sospechosos de presentar alguna anormalidad en su funcionamiento no deben utilizarse para realizar mediciones hasta que no sean calibrados y autorizados para su uso.

Para efectuar mediciones de gran exactitud es necesario corregir las lecturas obtenidas con un instrumento o equipo de medici6n, en función del error instrumental determinado mediante calibración.

Error por la fuerza ejercida al efectuar mediciones

La fuerza ejercida al efectuar mediciones puede provocar deformaciones en la pieza por medir, el instrumento o ambos, por lo tanto es un factor importante que debe considerarse para elegir adecuadamente el instrumento de medición para cualquier aplicación particular. Por ejemplo, en vez de utilizar un micrómetro con trinquete o tambor de fricción puede requerirse uno de baja fuerza de medición.



Error por instrumento inadecuado

Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cuál es el instrumento o equipo de medición mas adecuado para la aplicaci6n de que se trate. Además de la fuerza de medición, deben tenerse presente otros factores tales como:

— Cantidad de piezas por medir

— Tipo de medici6n (externa, interna, altura, profundidad, etcétera.)

— Tamaño de la pieza y exactitud deseada.

Existe una gran variedad de instrumentos y equipos de medición, como se muestra esquemáticamente en la figura abarcando desde un simple calibrador vernier hasta la avanzada tecnología de las maquinas de medición por coordenadas de control numérico, comparadores ópticos, micrómetros laser y rugosimetros, entre otros.



Cuando se miden las dimensiones de una pieza de trabajo la exactitud de la medida depende del instrumento de medición elegido. Por ejemplo, si se ha de medir el diámetro exterior de un producto de hierro fundido, un calibrador vernier sería suficiente; sin embargo, si se va a medir un perno patrón, aunque tenga el mismo diámetro del ejemplo anterior, ni siquiera un micrómetro de exteriores tendría la exactitud suficiente para este tipo de aplicaciones, por tanto, debe usarse un equipo de mayor exactitud.

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 caso ideal y de 5 a 1 en el peor de los casos. Si no es así la tolerancia se combina con el error de medición y por lo tanto un elemento bueno puede diagnosticarse como defectuoso y viceversa.

Cuando la razón antes mencionada no es satisfactoria, se requiere repetir las mediciones para asegurar la confiabilidad de las mediciones.

La figura muestra en forma esquemática la exactitud que puede obtenerse con diversos instrumentos de medición en función de la dimensión medida.



Error por puntos de apoyo

Especialmente en los instrumentos de gran longitud, la manera como se apoya el instrumento provoca errores de lectura. En estos casos deben utilizarse puntos de apoyo especiales, como los puntos Airy o los puntos Bessel.



Para ciertas piezas resulta muchas veces conveniente indicar la localización de puntos o líneas, así como el tamaño de areas sobre los que se deben apoyar.



Errores por metodo de sujecion del instrumento

El método de sujeción del instrumento puede causar errores como los que muestra la figura. En esta, un indicador de caratula está sujeto a una distancia muy grande del soporte 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 minimizarlo se debe colocar siempre el eje de medición lo mas cerca posible al eje del soporte.

Error por distorsión

Gran parte de la inexactitud que causa la distorsión de un instrumento puede evitarse manteniendo en mente la ley de Abbe: la máxima exactitud de medición es obtenida si el eje de medición es el mismo del eje del instrumento.



La figura muestra un micrómetro tipo calibrador. Puede verse que los errores los provoca la distorsión debido a la fuerza de medición aplicada y el hecho de que tal vez los topes no se muevan paralelos uno respecto del otro.



Error de paralaje

Este error ocurre debido a la posici6n incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medici6n, la cual esta en un piano diferente.



El error de paralaje es mas común de lo que se cree. En una muestra de 50 personas que usan calibradores con vernier la dispersión fue de 0.04 mm. Este defecto se corrige mirando perpendicularmente el plano de medición a partir del punto de lectura.

Error de posición

Este error lo provoca la colocaci6n incorrecta de las caras de medición de los instrumentos, con respecto de las piezas por medir.



Error por desgaste

Los instrumentos de medición, como cualquier otro objeto, son susceptibles de desgaste, natural o provocado por el mal uso. En el caso concreto de los instrumentos de medición, el desgaste puede provocar una serie de errores durante su utilización, por ejemplo: deformaciones de sus partes, juego entre sus ensambles, falta de paralelismo o plenitud entre las caras de medici6n, etcétera. Estos errores pueden originar, a su vez, decisiones equivocadas; por tanto, es necesario someter a cualquier instrumento de medici6n a una inspección de sus características. Estas inspecciones deberán repetirse peri6dicamente durante la vida útil del instrumento.

Error por condiciones ambientales

Entre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se hace la medici6n; entre las principales destacan la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias (ruido) electromagnéticas extrañas.

Humedad

Debido a los óxidos que se pueden formar por humedad excesiva en las caras de medición del instrumento o en otras partes o a las expansiones por absorción de humedad en algunos materiales, etcétera, se establece como norma una humedad relativa de 55% +/-10%.

Polvo

Los errores debidos a polvo o mugre se observan con mayor frecuencia de lo esperado, algunas veces alcanzan el orden de 3 micrómetros. Para obtener medidas exactas se recomienda usar filtros para el aire que limiten la cantidad y el tamaño de las partículas de polvo ambiental.

Temperatura

En mayor o menor grado, todos los materiales que componen tanto las piezas por medir como los instrumentos de medición, están sujetos a variaciones longitudinales debido a cambios de temperatura. En algunos casos ocurren errores significativos; por ejemplo, en un experimento se sostuvo con las manos, a una temperatura de 31 °C, una barra patrón de 200 mm durante 10 segundos y esta se expandió 1 um. También por esta razón los arcos de los micrómetros se cubren con placas de aislante térmico en los costados.

Para minimizar estos errores se estableci6 internacionalmente, desde 1932, como norma una temperatura de 20°C para efectuar las mediciones. También es buena práctica dejar que durante un tiempo se estabilice la temperatura tanto de la pieza por medir como del instrumento de medición. El lapso depende de la diferencia de temperatura del lugar en que estaba la pieza y la sala de medici6n, así como del material y tamaño de la pieza.

En general, al aumentar la temperatura crecen las dimensiones de las piezas y cuando disminuye la temperatura las dimensiones de las piezas se reducen.

MEDICION Y REGISTRO

Por lo general, cuando se efectúa la medici6n los valores medidos se registran. Para mediciones criticas es mejor que dos personas trabajen juntas, ya que una se dedica a medir y otra se especializa en registrar la medici6n. En este caso las notas se deben tomar como se indica en los siguientes párrafos. Para el operador las indicaciones son las siguientes:

a) Con pronunciación clara y correcta, dicte al personal de registro los valores medidos.

b) Inmediatamente después de tomar el dato, asegúrese otra vez del valor medido para evitar una lectura errada.

c) Asegúrese de que el personal de registro repita verbalmente el valor correcto en el momento de la lectura de datos.

d) Efectúe las mediciones en las mismas condiciones cada vez.

Si una perilla ha de girarse en el sentido de las manecillas del reloj, entonces debe girarse cada vez a una velocidad constante. Lo mismo puede decirse cuando un botón o algo semejante debe moverse de arriba abajo o viceversa. El operador siempre debe pararse en el mismo lugar, de otra manera las condiciones producidas por la radiación del calor del cuerpo en los instrumentos de medición y las piezas de trabajo, y por la alteración del alineamiento del piso debido al movimiento del cuerpo, pueden afectar de alguna manera la exactitud de la medición.

Para el personal de registro las indicaciones son las siguientes:

a) Asegúrese de registrar la fecha, los nombres del operador del registrador y del instrumento de medición, el tiempo de iniciación/finalización, las temperaturas antes y después de la medición, el lugar donde se efectuó esta y el estado del tiempo.

b) Repita verbalmente el valor dictado por el operador, y asegúrese que el valor registrado sea el mismo que el que repitió.

c) Registre los valores correctamente y no borre los datos una vez que los haya escrito. Si mas tarde corrige datos, trace una línea y anote la palabra "corrección".

d) Si se ha de dibujar una grafica, anote primero las lecturas y luego coloque los valores en las graficas.

e) Cuando se vaya a efectuar una medición de especial exactitud, tome dos detalles de las anormalidades que ocurren durante la medición. En un caso particular debe aun registrarse la condición emocional del operador.

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