En los procesos de montaje de piezas para conseguir estructuras complejas se deben ensamblar distintos componentes, lo que hace necesario que ciertas magnitudes tengan que cumplir algunos requisitos para que esos componentes puedan encajar unos con otros.
De estos requisitos surge la necesidad de realizar medidas de distintas magnitudes.
Medir es la operación por la que comparamos una magnitud con otra que consideramos patrón de medida, o unidad de referencia.
Esta operación puede realizarse con más o menos exactitud, en función de la precisión de los instrumentos de medida que se utilicen.
Las medidas pueden realizarse:
por medición directa, cuando las obtenemos directamente de la escala de los aparatos empleados (calibre, regla)
por medición indirecta, cuando se compara la magnitud a medir con un patrón y se obtiene la medida por diferencia entre la pieza y el patrón (reloj palpador).
A la hora de medir podemos distinguir tres tipos de operaciones, según el instrumento con el que la realicemos:
MEDIR, si utilizamos un instrumento de medida. Se realiza la medida de las magnitudes.
COMPARAR, si utilizamos un instrumento de comparación. La operación
consiste en comparar elementos de la misma especie y comprobar si son o
no iguales, pero no se da ningún dato numérico.
VERIFICAR, si utilizamos un instrumento de verificación. Se comprueban
si las magnitudes tienen la tolerancia esperada. Los instrumentos de
verificación no se deben considerar instrumentos de medida en el
sentido estricto.
La precisión y, como consecuencia, la garantía de las mediciones realizadas dependen de las características específicas de los instrumentos de medida, que son las siguientes:
Sensibilidad, que se define como la relación entre la variación de la indicación del instrumento y la variación de la magnitud medida correspondiente.
Sensibilidad a la modificación de un valor, que se denomina también pereza de un instrumento, e indica la variación que debe experimentar la magnitud para que sea detectada por el instrumento.
Dispersión o máxima diferencia entre los valores obtenidos de una misma medida.
Alcance de medida, que es el intervalo entre el límite inferior y superior que puede medir un instrumento.
Error absoluto, diferencia entre el valor medido y el valor real; tiene signo y unidades.
ΔE = Valor real –Valor medido
Error relativo, cociente entre el error absoluto y el valor real; no tiene unidades y se suele expresar en %. Indica el grado de precisión y de exactitud de las mediciones.
ε = ΔE/ Valor real
La precisión de las medidas de distintas magnitudes se pueden comparar, comparando sus errores relativos.
Ejemplo o ejercicio resuelto
En las especificaciones del peso de mi cocina pone que realiza medidas hasta 5 kg, y que detecta variaciones de 2 gramos.
¿Cuál es la sensibilidad a la modificación del valor de mi peso?
Recuerda que la sensibilidad a la modificación del valor era lo que tenía que variar la magnitud que medimos para que la detecte el aparato de medida. En este caso, como nos decía que detecta variaciones de 2 g, la sensibilidad será de 2 g.
¿Cuál es el alcance de medida de mi peso?
Como el alcance de medida es el intervalo entre el límite superior y el inferior que puede medir un instrumento, en nuestro caso será de 5 kg, porque decís que el peso podía medir hasta 5 kg (desde 0 kg).
Quiero pesar una cierta cantidad de azúcar. Como quiero tener una medida muy exacta, repito varias veces la medida, y obtengo: 34 g, 32 g, 34 g, 30 g, 34 g.
¿Qué dispersión tengo?
La dispersión era la máxima diferencia entre los valores obtenidos para una misma medida. En este caso los valores que yo he obtenido van desde 30 a 34 g, por lo que la dispersión será de 4 g.
Quiero comprobar la exactitud de mi peso, para lo que hago una pesada de un patrón que se que pesa 500 g. Obtengo un valor de 488 g. ¿Cuál es es error absoluto de la medida?
El error absoluto es la diferencia entre el valor real y el obtenido, por lo que en esta medida será de 500 - 488 = 12 g
¿Y el error relativo?
Como el error relativo es la relación entre el error absoluto y el valor real, será de:2 / 500 = 0.024, es decir del 2.4%
Hay que tener en cuenta que, por muchos motivos, es imposible obtener la medida real de una magnitud, y siempre vamos a tener errores de medición.
Las mediciones siempre van acompañadas de una determinada incertidumbre, por lo que al realizar una medición cometemos un error en la determinación de la magnitud medida, aunque, según el grado de precisión requerido, este error sea despreciable.
Estos errores pueden ser debidos a varios aspectos:
Los propios instrumentos de medida:
Defectos constructivos.
Deformaciones elásticas de los materiales.
Desgaste debidos al uso.
Las condiciones en que se realiza la medición:
La temperatura provoca dilatación en los metales de que están hechos los instrumentos de medida.
Igualmente ocurre con las condiciones de humedad ambiental.
El operario:
Según la fuerza del manipulador presionará con distinta intensidad sobre la pieza a medir.
Errores en la apreciación del paralelaje de los trazos en las escalas de medida.
Como acabamos de ver, una de las causas en los errores de medida es que existan defectos constructivos en el propio instrumento de medida.
Para anular este error los laboratorios de metrología someten a todos los instrumentos a un proceso de calibrado, es decir, comprueban si las divisiones de una regla son realmente milímetros o no, o si las divisiones de la escala de un amperímetro corresponden realmente a miliamperios o no.
El proceso de calibrado consiste en realizar medidas repetidamente a lo largo de toda la escala de medición, contrastando los resultados del instrumento que deseamos calibrar y de otro que consideramos patrón, que sabemos a ciencia cierta que es preciso y exacto. Se anotan las diferencias que se van produciendo en cada par de medidas a lo largo de toda la escala para saber cuánto se desvía nuestro instrumento del patrón, y, posteriormente, cuando efectuemos medidas con el instrumento calibrado debemos incorporarles la corrección obtenida en el proceso de calibrado.
En las imágenes siguientes podemos ver unos patrones de calibrado y el calibrado de una mesa de planitud:
Estas cuestiones te ayudarán a asentar los conocimientos sobre "qué es medir".
Medir es comparar una magnitud con la escala del instrumento de medición.
Verdadero
Falso
Incorrecto!
Correcto!
No es compararla con la escala del instrumento de medición, sino con un patrón.
Una medida nos da como resultado un valor numérico.
Verdadero
Falso
Incorrecto!
Correcto!
Medir engloba tres aspectos: medir, comparar y verificar. Sólo cuando estemos midiendo obtendremos como resultado un valor numérico.
Si dos personas realizan la misma medida, obtendrán el mismo resultado.
Verdadero
Falso
Incorrecto!
Correcto!
El operario que realiza la medida puede introducir errores: por las condiciones en que toma la medida, por su apreciación al tomar la lectura...
Si yo mido la longitud de una pieza con mi regla de dibujo y con un calibre, voy a obtener resultados diferentes.
Verdadero
Falso
Correcto!
Incorrecto!
Seguramente, la regla va a tener defectos constructivos, es decir, no va a estar fabricada con mucha rigurosidad, por lo que darán medidas diferentes. Además la regla sólo tiene marcados hasta los milímetros, por lo que estaré aproximando a las décimas de milímetro.
Si calibro un aparato de medida y veo que sus medidas se desvían del patrón, ya no lo podré usar para hacer medidas rigurosas.
Verdadero
Falso
Incorrecto!
Correcto!
La calibración me sirve para ver si mis medidas se desvían de las reales. Si es así, lo que tendré que hacer es aplicarles la corrección necesaria que habré determinado en el calibrado.
Importante
Ejemplo o ejercicio resuelto
Para saber más
AV - Pregunta Verdadero-Falso