Errores en las mediciones y Fuentes de error

Ingeniería Eléctrica
Barrios Gustavo C.I. V-17620860

ERRORES EN LAS
MEDICIONES Y
FUENTES DE ERROR

LOS ERRORES EN LAS MEDICIONES Y
FUENTES DE ERROR
Error
Errores de Medición
Calculo de Errores
Fuentes de Error
Error Sistemático
Error de Apreciación
Error Accidental
Error Absoluto
Error Relativo
Ruido en las mediciones
Tiempo de respuesta
Limitaciones del Diseño
Errores de observación y de
interpretación

ERROR
 El error en una medición, es la desviación del valor
verdadero al valor medido. Se pueden utilizar
varias técnicas para minimizar el efecto de los
errores, como por ejemplo al hacer mediciones de
precisión, es recomendable hacer una serie de
mediciones, en vez de confiar de una sola
observación. Métodos alternos de medición, así
como el uso de diferentes instrumentos para
realizar el mismo ensayo proveen de una buena
técnica para mejorar la exactitud. Aún cuando estas
técnicas tienden a incrementar la precisión de la
medición reduciendo los errores al azar o del
ambiente, no pueden evitar instrumental .

ERROR
 La magnitud de cualquier cantidad física que se
desea medir estará integrado por un valor, formado
en cierta unidad seleccionada de forma adecuada y
de un valor numérico asociado. Así por ejemplo, en
la medición de temperatura se puede seleccionar °F
o °C, el valor numérico puede ser 110 que dependerá
de la unidad, si se selecciona °C, la magnitud medida
será 110 °C. El grado de falla en cuanto a especificar
exactamente este valor depende de factores que se
estudiaran en este tema, la desviación del valor
establecido con respecto al valor verdadero de la
cantidad, constituye el error de la medición Tipos de
Errores El siguiente cuadro sinóptico resume los
errores en que podemos incurrir al efectuar una
medicación.

ERRORES DE MEDICIÓN
 Error sistemático: Este error se origina esencialmente por una
deficiente calibración del instrumento en relación al patrón. Los
errores sistemáticos se pueden reducir al mínimo comparando la
escala del instrumento con los valores proporcionados por patrones
conocidos. (O midiendo la misma magnitud con instrumentos
diferentes). Un error sistemático típico es el corrimiento del cero del
instrumento, denominado error de entrada : el instrumento no marca
cero cuando la magnitud medida es nula. Ese valor ficticio se
añadirá o restará posteriormente al de la magnitud medida,
introduciendo un error que puede ser significativo. El error de
entrada se puede eliminar ajustando correctamente el cero del
instrumento antes de efectuar la medición. Otras fuentes comunes
de errores sistemáticos son el uso de patrones no adecuados y la
omisión de correcciones recomendadas por el fabricante (por
ejemplo, cuando la temperatura del laboratorio no es la misma a que
fue calibrado el instrumento).

 Error de apreciación: Mientras mayor apreciación tenga
un instrumento (es decir, mientras más pequeña sea la
menor división de su escala), menor será el error de
apreciación. Este error es invariable y propio del
instrumento, y no puede ser eliminado o reducido en forma
alguna. Es una medida del error cometido por el fabricante
al comparar las lecturas de su instrumento con los patrones
correspondientes. Algunas veces el error que introduce el
instrumento no coincide exactamente con la menor división
de la escala, por lo que siempre resulta aconsejable
consultar el manual proporcionado por el fabricante para
conocer el valor real del error introducido. Algunos autores
consideran el error de apreciación como un tipo de error
sistemático, establecido por el fabricante en el momento de
calibrar el instrumento.

 Error accidental: Originado por factores accidentales
o aleatorios entre los cuales se encuentran las
imprecisiones de manipulación del operador que hace
la medición. De los tres tipos de errores es el único que
se puede reducir a niveles despreciables aplicando
criterios estadísticos, después de repetir la medición un
número suficiente de veces.

CALCULO DE ERRORES
 Bien sea una medida directa (la que da el aparato) o
indirecta (utilizando una fórmula) existe un tratamiento de
los errores de medida. Podemos distinguir dos tipos de
errores que se utilizan en los cálculos:

CALCULO DE ERRORES
 Error absoluto: Es la diferencia entre el valor de la medida y el
valor tomado como exacto. Puede ser positivo o negativo,
según si la medida es superior al valor real o inferior (la resta
sale positiva o negativa). Tiene unidades, las mismas que las
de la medida.
Ea = Valor verdadero – Valor medido
 Error relativo: Es el cociente (la división) entre el error absoluto
y el valor exacto. Si se multiplica por 100 se obtiene el tanto por
ciento (%) de error. Al igual que el error absoluto puede ser
positivo o negativo (según lo sea el error absoluto) porque
puede ser por exceso o por defecto. no tiene unidades.
Ea = (Valor verdadero – Valor medido) /Valor verdadero

FUENTES DE ERROR
 Cualquiera que sea el esquema de medición que se utilice, el
valor numérico asignado como resultado de la medición para
describir la magnitud de la variable medida tendrá cierto error
de mayor o menor grado, es decir existirá cierta desviación
con respecto al valor real de la cantidad; el arte de las
mediciones consiste en la reducción de los errores hasta
límites permisibles adecuados al propósito. A los efectos de
conocer la exactitud de los instrumentos se mantienen
patrones estándar para muchas magnitudes, por ejemplo: El
National Bureau of Standards en Washington, Estados
Unidos, mantienen modelos primarios que generan los
patrones de medida que se consideran exactos para la
apreciación de la resistencia (ohmios) y voltaje, en Sevres,
Francia se encuentra la Oficina Internacional de Pesos y
Medidas donde esta una barra métrica y un kilogramo patrón.

FUENTES DE ERROR
 Los instrumentos de medición mientras más
cercana sea su apreciación al valor real se dirá que
son más precisos, en equipos de laboratorio se
pueden conseguir aparatos de medición con
incertidumbre del valor real cercana a la centésima
del 1% y menores. Además de los errores que por
necesidad resultan de la calibración defectuosa del
sistema de medición, existe cierto número de
fuentes de procedencia de errores, los cuales se
detallan a continuación:

FUENTES DE ERROR
 Ruido en las mediciones: El ruido es cualquier señal que
no transmite ninguna información de utilidad. Las
perturbaciones extrañas generadas en los sistemas de
medición mismos o procedentes del exterior por lo general
constituyen factores subordinados en contra de los cuales
debe efectuarse la lectura de la señal. Ejemplo: La
realimentación de la señal medida (feedback) en el caso
de la radio, genera ruidos incómodos, la vibración o
desplazamiento repentino de la señal móvil puede generar
sumatoria de ondas (resonancia) en la medición. Los
ruidos son corregibles a partir de su fuente de
procedencia, en muchos casos deben emplearse filtros de
carácter electrónico. Los ruidos pueden generarse en:
 1. El sistema sensible primario
 2. El canal de comunicación o unión intermedia
 3. El elemento indicador del sistema

FUENTES DE ERROR
 Tiempo de respuesta: El tiempo de respuesta en un sistema
de medición a una señal también puede contribuir a la
incertidumbre de la medición. Si la señal no es constante en
su valor, resultará el retraso de la respuesta del sistema en
cuanto a la indicación cuyo valor depende de una secuencia
de valores del medio estimulante dentro de cierto intervalo de
tiempo. Ejemplo: Quien desee medir los cambios de
temperatura en el ambiente de la cámara de combustión de
un motor reciprocante no podrá emplear un termómetro por su
baja capacidad de respuesta.
 Considérese un sistema simple formado por un indicador de
presión consistente en unos fuelles conectados a la fuente de
procedencia de la presión por medio de un tubo de pequeño
diámetro, por el tubo debe fluir gas que incrementará la
presión del fuelle y lo hará expandirse. Tal sistema de
medición se conoce como un sistema de primer orden, ya que
su respuesta dinámica puede expresarse por medio de una
ecuación diferencial de primer orden.

FUENTES DE ERROR
 Limitaciones de diseño: Las limitaciones y defectos en el diseño y
construcción de los sistemas de medición también constituyen
factores de incertidumbre, así por ejemplo, en los sistemas que
poseen partes mecánicas, la fricción contribuye con cierto grado de
amortiguamiento, en los sistemas no aislados un campo magnético
puede también puede ser factor de alteración, en equipos que
requieren un cambio de energía proveniente de la misma fuente que
se desea medir, el valor de la variable que se mide quedará afectada
por esta última, en los sistemas que emplean energía proveniente de
otra fuente de suministro auxiliar, el valor de la variable medida
puede quedar alterado por el acoplamiento al sistema de medida y el
consiguiente retorno de energía. Puede también producirse
interferencia en la interacción de un elemento del sistema con la
acción de la variable que se mide, ejemplo de ello es la presencia de
una placa orificio en un tubo que transporta un fluido, en dispositivos
eléctricos se puede observar este fenómeno al medir la corriente
eléctrica en un circuito de baja resistencia, ya que el miliamperímetro
introduce una resistencia adicional y puede alterar el valor medido de
la corriente

FUENTES DE ERROR
 La transmisión de la información desde el elemento sensible
hacia el indicador puede ser afectada por cualquiera o por
todos los siguientes tipos de errores:
• Atenuación de la señal al ser consumida o absorbida en el canal
de comunicación.
• Distorsión de la señal a causa de la atenuación, resonancia o
fenómenos de retardo selectivos en los diversos componentes de
la señal.
• Pérdidas por fugas.
 Otra de las limitaciones en los sistemas de medición son
producidos por el deterioro debido al desgaste físico o químico
que puede ocasionar cambios en la respuesta (oxidación de
pesas, variación de resistencia eléctrica, desgaste en una
placa orificio, etc.); no puede dejar de mencionarse las
influencias del medio ambiente (temperatura, humedad,
presión barométrica, elementos contaminantes).

LOS ERRORES EN LAS MEDICIONES Y
FUENTES DE ERROR
Fuentes de Error
Ruido en las mediciones
Tiempo de respuesta
Limitaciones de diseño
Errores de observación y de
interpretación
Errores de paralaje – Interpolación lineal de escalas
Influencia Personal del observador - Equivocaciones

FUENTES DE ERROR
 Errores de observación y de interpretación: Los
errores personales en la observación,
interpretación y registro de los datos son fuente de
incertidumbre en cuanto a las mediciones. A
continuación se describen errores comunes en los
sistemas de medición:
 Errores de paralaje: En el caso de dispositivos de
toma de datos por un operador, es difícil no
cometer errores de paralaje, pues dependiendo de
la posición relativa del operador respecto al cristal
la lectura tendrá distintos valores. El grado del error
dependerá de la altura del operador y del seno del
ángulo entre la visual y la perpendicular al cristal
del dispositivo.

FUENTES DE ERROR
 Interpolación lineal de escalas: Cuando la escala del
dispositivo esta divida en subdivisiones relativamente grandes
y es necesario apreciar un valor entre las dos subdivisiones
dependerá de una interpolación entre los valores extremos y
la distancia lineal entre las subdivisiones al punto de
ubicación del indicador.
 Influencia personal del observador: Algunos operadores
pueden apreciar que el indicador se encuentra exactamente
en la mitad de la distancia geométrica entre dos
subdivisiones, pero cuando el indicador se desplaza
ligeramente ya la apreciación dependerá de la experiencia, de
tal manera que dos operadores pueden dar valores distintos a
una misma medida.
 Equivocaciones: Las fallas en el libro de anotaciones
debidas a la escritura incorrecta de un dígito o transposición
de dígitos son errores del observador.

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