El documento describe varios instrumentos de medición, sus características y fuentes de error. Explica que los instrumentos de medición se utilizan para comparar magnitudes físicas mediante mediciones y que presentan características como precisión, exactitud, sensibilidad y apreciación. También describe diferentes tipos de errores como los aleatorios, sistemáticos, debidos al instrumento, operador, factores ambientales y tolerancias geométricas. Finalmente, menciona algunos instrumentos específicos como el boroscopio inalámbrico, la balanza

1. Presentado Por: Yuliana Alexandra Ortiz Buitrago
Presentado A: Lic. Fernando Jiménez

2. 2.2 Utilizo instrumentos tecnológicos para realizar mediciones e
identifico algunas fuentes de error en dichas mediciones.
Veremos como el ser humano ha utilizado los instrumentos
tecnológicos en la medición y los errores que han hecho al efectuar la
medición o al crearlos mal. Primero miremos que son instrumentos de
medición:
Instrumentos De medición: En física, química e ingeniería,
un instrumento de medición es un aparato que se usa para comparar
magnitudes físicas mediante un proceso de medición. Como
unidades de medida se utilizan objetos y sucesos previamente
establecidos como estándares o patrones y de la medición resulta un
número que es la relación entre el objeto de estudio y la unidad de
referencia. Los instrumentos de medición son el medio por el que se
hace esta conversión.

3. Características de un instrumento : Las características importantes de
un instrumento de medida son: precisión, exactitud, apreciación y la
sensibilidad según las siguientes definiciones:
Sensibilidad: es la relación de desplazamiento entre el indicador de la
medida y la medida real.
Apreciación: Es la medida más pequeña que es perceptible en un
instrumento de medida.
Exactitud: es la capacidad de un instrumento de medir un valor
cercano al valor de la magnitud real.
Precisión: es la capacidad de un instrumento de dar el mismo resultado
en mediciones diferentes realizadas en las mismas condiciones.

4. Tipos de mediciones que hace el instrumento: Se utilizan una gran
variedad de instrumentos para llevar a cabo mediciones de las
diferentes magnitudes físicas que existen. Desde objetos sencillos
como reglas y cronómetros hasta microscopios electrónicos y
aceleradores de partículas. A continuación se indican algunos
instrumentos de medición existentes en función de la magnitud que
miden.
• Para medir tiempo: calendario, cronómetro ,reloj ,reloj
atómico, datación radiométrica
• Para medir masa: balanza ,báscula espectrómetro de
masa, catarómetro
• Para medir longitud: Cinta métrica ,Regla graduada
,Calibre ,vernier micrómetro, reloj comparador,
interferómetro, odómetro
• Para medir ángulos: goniómetro, sextante ,transportador
• Para medir temperatura: termómetro, termopar ,pirómetro

5. Para medir presión: Barómetro ,manómetro ,tubo de Pitot
Para medir velocidad: Tubo de Pitot(propiamente desarrollado para
determinar la presión),velocímetro, anemómetro (Para medir la
velocidad del viento),tacómetro (Para medir velocidad de giro de un
eje)
Para medir propiedades eléctricas: Electrómetro (mide la carga)
amperímetro (mide la corriente eléctrica),galvanómetro (mide la
corriente),óhmetro (mide la resistencia),voltímetro (mide la
tensión),vatímetro (mide la potencia eléctrica),multímetro (mide todos
los valores anteriores),puente de Wheatstone,osciloscopio
Para medir volúmenes: Pipeta, Proveta ,Bureta ,
Matraz aforado

6. Para medir otras magnitudes: Caudal metro
(utilizado para medir caudal),Colorímetro ,Espectroscopio ,Microscopio
,Espectrómetro ,Contador geiger, Radiómetro de Nichols , Sismógrafo,
pH metro (mide el pH),Pirheliómetro, Luxómetro (mide el nivel
de iluminación),Sonómetro (mide niveles de presión
sonora),Dinamómetro (mide la fuerza)
TIPOS DE ERRORES EN MEDICIONES
Error aleatorio : No se conocen las leyes o mecanismos que lo causan
por su excesiva complejidad o por su pequeña influencia en el
resultado final.
Para conocer este tipo de errores primero debemos de realizar
un muestreo de medidas. Con los datos de las sucesivas medidas
podemos calcular su media y la desviación típica muestras. Con estos
parámetros se puede obtener la Distribución normal característica,
N[μ, s], y la podemos acotar para un nivel de confianza dado

7. Las medidas entran dentro de la campana con unos márgenes
determinados para un nivel de confianza que suele establecerse entre
el 95% y el 98%.
Error sistemático : Permanecen constantes en valor absoluto y en el
signo al medir una magnitud en las mismas condiciones, y se conocen
las leyes que lo causan. Para determinar un error sistemático se deben
de realizar una serie de medidas sobre una magnitud Xo, se debe de
calcular la media aritmética de estas medidas y después hallar la
diferencia entre la media y la magnitud X0.Error sistemático = | media -
X0 |
Causas de errores de medición: Aunque es imposible conocer todas
las causas del error es conveniente conocer todas las causas
importantes y tener una idea que permita evaluar los errores mas
frecuentes. Las principales causas que producen errores se pueden
clasificar en:

8. Error debido al instrumento de medida.
Error debido al operador.
Error debido a los factores ambientales.
Error debido a las tolerancias geométricas de la propia pieza
Errores debidos al instrumento de medida: Cualquiera que sea la
precisión del diseño y fabricación de un instrumento presentan siempre
imperfecciones. A estas, con el paso del tiempo, les tenemos que
sumar las imperfecciones por desgaste.
Error de alineación.
Error de diseño y fabricación.
Error por desgaste del instrumento.
Debido a este tipo de errores se tienen que realizar verificaciones
periódicas para comprobar si se mantiene dentro de unas
especificaciones.
Error por precisión y forma de los contactos

9. Errores debidos al operador: El operador influye en los resultados de
una medición por la imperfección de sus sentidos así como por la
habilidad que posee para efectuar las medidas. Las tendencias
existentes para evitar estas causas de errores son la utilización de
instrumentos de medida en los que elimina al máximo la intervención
del operador.
Error de mal posicionamiento. Ocurre cuando no se coloca la pieza
adecuadamente alineada con el instrumento de medida o cuando con
pequeños instrumentos manuales se miden piezas grandes en relación
de tamaño. Otro ejemplo es cuando se coloca el aparato de medida
con un cierto ángulo respecto a la dimensión real que se desea medir.
Error de lectura y paralelaje :Cuando los instrumentos de medida no
tienen lectura digital se obtiene la medida mediante la comparación de
escalas a diferentes planos. Este hecho puede inducir a lecturas con
errores de apreciación, interpolación, coincidencia, etc. Por otra parte
si la mirada del operador no esta situada totalmente perpendicular al
plano de escala aparecen errores de paralelaje.

10. •Errores que no admiten tratamiento matemático: Error por fatiga o
cansancio.
Errores debidos a los factores ambientales :El más destacado y
estudiado es el efecto de la temperatura en los metales dado que su
influencia es muy fuerte.
Error por variación de temperatura :Los objetos metálicos se
dilatan cuando aumenta la temperatura y se contraen al enfriarse. Este
hecho se modeliza de la siguiente forma.
Variación de longitud = Coeficiente de dilatación específico x longitud
de la pieza x variación temperatura( ΔL = α.L.ΔT )
Otros agentes exteriores :Influyen mínimamente. Humedad, presión
atmosférica, polvo y suciedad en general. También de origen
mecánico, como las vibraciones.

11. •Errores debidos a las tolerancias geométricas de la propia pieza: Las
superficies geométricas reales de una pieza implicadas en la medición
de una cota deben presentar unas variaciones aceptables.
Errores de deformación. La pieza puede estar sometida a fuerzas en el
momento de la medición por debajo del limite elástico tomando cierta
deformación que desaparece cuando cesa la fuerza.
Errores de forma. Se puede estar midiendo un cilindro cuya forma
aparentemente circular en su sección presente cierta forma oval.
Errores de estabilización o envejecimiento :Estas deformaciones
provienen del cambio en la estructura interna del material. El Tempe de
aceros, es decir, su enfriamiento rápido, permite que la fase
autentica se transforme a fase martensítica estable a temperatura
ambiente. Estos cambios de geometría son muy poco conocidos pero
igualmente tienen un impacto importante.

12. Las fuentes en GPS
La posición calculada por un receptor GPS requiere el instante actual,
la posición del satélite y el retraso metido de la señal recibido. La
precisión es dependiente en la posición y el retraso de la señal.
Los errores en las electrónicas son una de las varias razones que
perjudican la precisión.

13. El error del NAVSTAR-GPS se expresa como el producto de dos
magnitudes, a saber:
v UERE: es el error equivalente en distancia al usuario, se define
como un vector sobre la línea vista entre el satélite y el usuario
resultado de proyectar sobre ella todos los errores del sistema.
v Este error es equivalente para todos los satélites.
Ø Se trata de un error cuadrático medio.
v DOP (Dilución y Precisión): depende de la geometría de
los satélites en el momento del cálculo de la posición. No es lo
mismo que los 4 satélites estén muy separados (mejor precisión) que
los satélites están más próximos (menor precisión). El DOP se divide
en varios términos:
GDOP (Geométrica DOP), suministra una incertidumbre como
consecuencia de la posición geométrica de los satélites y de la
precisión temporal.

14. PDOP (Position DOP), incertidumbre en la posición debido únicamente
a la posición geométrica de los satélites.
HDOP (Horizontal DOP), incertidumbre en la posición horizontal que
se nos da del usuario.
VDOP (Vertical DOP), suministra una información sobre la
incertidumbre en la posición vertical del usuario.
Error del reloj del Satélite: Este error es el desfase que tiene el reloj del
satélite respeto al Tiempo GPS o respecto al Tiempo GLORIAS. Los
satélites llevan relojes atómicos con osciladores de cesio o de rubidio,
sin embargo ningún reloj, incluso el atómico es perfecto.

15. Los errores en los osciladores de los satélites pueden eliminarse
mediante las correcciones enviadas en el mensaje de navegación que
recibe el receptor, y que son calculadas y actualizadas por las
estaciones de seguimiento. Para cada reloj de satélite se determina su
desfase para una época inicial, y los coeficientes de la marcha o deriva
del estado del reloj. Estos parámetros se graban en el correspondiente
satélite y se incluyen en el mensaje de navegación que manda el
satélite. Pero aunque el receptor aplique las correcciones para el error
del reloj del satélite, sigue permaneciendo un pequeño error residual
estimado en unos 10 nano segundos o menos, y que es debido a la
imposibilidad de predecir exactamente la marcha del estado del reloj
del satélite.
Errores en los parámetros orbitales: Para calcular
su posición, el receptor debe conocer las posiciones de los satélites.
Las estaciones de seguimiento registran datos de seudodistancia y
medidas de fase que mandan a la Estación de Control principal, donde
con un sofisticado software se predicen las futuras posiciones orbitales
de los satélites, es decir sus efemérides

16. Éstas son transmitidas en el mensaje de navegación del satélite. Pero
las efemérides transmitidas por los satélites tendrán asociado un error
a causa de que es imposible predecir exactamente sus posiciones. El
efecto del error de las efemérides transmitidas en la medida de la
seudodistancia se obtiene proyectando el vector error de la posición
del satélite sobre el vector que une el satélite y el receptor. Los errores
en los parámetros orbitales se pueden eliminar trabajando con las
efemérides precisas de los días de observación, donde aparecen las
verdaderas posiciones de los satélites.
Para líneas base cortas, trabajando en modo diferencial con dos
receptores, respecto a los mismos satélites de observación, podemos
eliminar todos los errores relativos a los satélites, ya que afectan de
igual forma a ambos receptores.

17. Para líneas base largas, el error del reloj del satélite se elimina igual,
ya que es independiente de la línea base e igual en ambos puntos,
pero los errores en los parámetros orbitales no se eliminan del todo,
porque los errores que provocan en la seudodistancia a un satélite en
un punto no son los mismos que los que se producen en el otro punto
para el mismo satélite e instante. El error depende de la orientación del
vector error de la posición del satélite respecto de los vectores satélite-
receptor para cada uno de los puntos

18. Instrumentos Que Se Utilizan Para La Medición :
El Boroscopio Inalámbrico De Alta Definición: Es un instrumento
profesional para talleres de vehículos, trabajos de instalación,
inspecciones y otros ámbitos en los que se necesita inspeccionar
cavidades ,como la industria ,sectores biológicos para la
contemplación de nidos, o también en el sector de la arqueología.
Esta equipado con una pantalla digital inalámbrica esto le permite
visualizar las imágenes en la pantalla TFT de 3,5 .La pantalla se puede
quitar y sin embargo seguir viendo la imagen en la pantalla gracias a la
conexión inalámbrica

19. La balanza analítica: Es uno de los instrumentos de medida mas
utilizado en los laboratorios y de la cual básicamente todos los
resultados analíticos .Las balanzas modernas, que pueden ofrecer
valores de la precisión de la lectura de 0,1pg a 0,1 mg. Están bastante
desarrolladas de manera que no es necesaria la utilización de cuartos
especiales para la medida del peso .Aun así el simple empleo de
circuitos electrónicos no elimina las interacciones del sistema con el
ambiente. Los efectos físicos son los mas importantes por que no
pueden ser suprimidos

20. El sonómetro: Es un instrumento de medida que sirve para medir
niveles de presión sonora (de los que depende la amplitud y por lo
tanto la intensidad acústica y su percepción, sonoridad) El sonómetro
mide el nivel del ruido que existe en determinado lugar y en un
momento dado. La unidad con la que trabaja el sonómetro es el
decibelio. Si no se usan curvas ponderadas (sonómetro
integrador)cuando el sonómetro se utiliza para medir lo que se conoce
como contaminación acústica(ruido molesto de un determinado paisaje
sonoro ) hay que tener en cuenta que es lo que se va a medir