Metrologia

1. INSTRUMENTOS DE MEDIDA
PRESENTADO POR:
SANDRA JANNETH BECERRA HERNÁNDEZ
METROLOGÍA ELÉCTRICA
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA
SOGAMOSO
2018

2. CONTENIDO
• INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
• INSTRUMENTOS DE MEDIDA ANÁLOGOS Y DIGITALES
• PROCESOS DE MEDICIÓN
• TIPOS DE ERRORES EN INSTRUMENTACIÓN
• EXACTITUD Y PRECISIÓN
• PATRONES INTERNACIONALES
• CALIBRACIÓN DE INSTRUMENTOS DE MEDIDA Y PARÁMETRO A CONSIDERAR EN
TODA CALIBRACIÓN

3. INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN
• UN INSTRUMENTO DE MEDICIÓN ES UN APARATO QUE SE USA PARA MEDIR UNA MAGNITUD
FÍSICA. LA MEDICIÓN ES EL PROCESO QUE PERMITE OBTENER Y COMPARAR CANTIDADES
FÍSICAS DE OBJETOS Y FENÓMENOS DEL MUNDO REAL. 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 LÓGICA CONVERSIÓN.
INSTRUMENTOS:
PARA MEDIR MASA: BALANZA, BASCULA, ESPECTRÓMETRO DE MASA, CATARÒMETRO.
PARA MEDIR TIEMPO: CALENDARIO, CRONOMETRO, RELOJ DE ARENA, RELOJ, RELOJ ATÓMICO.
PARA MEDIR LONGITUD: CINTA MÉTRICA, REGLA GRADUADA, CALIBRE, VERNIER,
MICRÓMETRO, ODÓMETRO

4. • PARA MEDIR ÁNGULOS: GONIÓMETRO, SEXTANTE, TRANSPORTADOR.
• PARA MEDIR TEMPERATURA: TERMÓMETRO, TERMOPAR, PIRÓMETRO.
• PARA MEDIR PRESIÓN: BARÓMETRO, MANÓMETRO, TUBO DE PITOT.
• PARA MEDIR VELOCIDAD: VELOCÍMETRO, ANEMÓMETRO, TACÓMETRO.
• 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

5. • PARA MEDIR VOLÚMENES: PIPETA, PROBETA, BURETA, MATRAZ AFORADO.
• PARA MEDIR PESO: DINAMÓMETRO, BASCULA, BARÓMETRO, PLUVIÓMETRO, CATARÒMETRO.
• PARA MEDIR MAGNITUDES: CAUDALÍMETRO (UTILIZADO PARA MEDIR CAUDAL)
• COLORÍMETRO
• ESPECTROSCOPIO
• 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)

6. INSTRUMENTOS DE MEDIDA ANÁLOGOS Y
DIGITALES
• INSTRUMENTOS DE MEDIDA ANALÓGICOS
• ESTÁN INDICADOS PARA LA MEDICIÓN DIRECTA O INDIRECTA MEDIANTE EL USO
DE LOS ACCESORIOS CORRESPONDIENTES.
• CLASE DE PRECISIÓN 1,5 (0,5 PARA FRECUENCÍMETRO).
• TOLERANCIA ± 20% DE LA TENSIÓN NOMINAL.
• TEMPERATURA DE FUNCIONAMIENTO -25ºC A + 75ºC
• GARANTIZADO CLASE DE PRECISIÓN ENTRE +10ºC Y +30ºC.
• CONSUMO INTERNO ENTRE 0,3 VA Y 4 VA.
• MONTAJE VERTICAL Y HORIZONTAL.

7. • INSTRUMENTOS DIGITALES
• ESTÁN INDICADOS PARA LA MEDICIÓN DIRECTA E INDIRECTA MEDIANTE EL USO
DE LOS ACCESORIOS CORRESPONDIENTES.
• LA VISUALIZACIÓN DE LAS MEDIDAS SE EFECTÚA MEDIANTE UN INDICADOR
DIGITAL DE 3 CIFRAS CON INDICACIONES DE FUERA ESCALA.
• LAS VENTAJAS DE LOS INSTRUMENTOS ELECTRÓNICOS SE TRADUCEN EN QUE NO
EXISTEN PIEZAS SUJETAS A DESGASTE DEBIDO AL ROCE Y, POR LO TANTO, EN
UNA MAYOR DURACIÓN OPERATIVA Y EN UNA ELEVADA PRECISIÓN.
• CLASE DE PRECISIÓN +- 0,5 DEL FONDO DE ESCALA.
• 3-4 DÍGITOS.
• SEÑALIZACIÓN DE FUERA DE ESCALA.
• SELECCIÓN DE ESCALA POR PULSADOR.

8. PROCESOS DE MEDICIÓN
• LOS PROCESOS DE MEDICIÓN DE MAGNITUDES FÍSICAS QUE NO SON
DIMENSIONES GEOMÉTRICAS ENTRAÑAN ALGUNAS DIFICULTADES ADICIONALES,
RELACIONADAS CON LA PRECISIÓN Y EL EFECTO PROVOCADO SOBRE EL
SISTEMA. ASÍ CUANDO SE MIDE ALGUNA MAGNITUD FÍSICA SE REQUIERE EN
MUCHAS OCASIONES QUE EL APARATO DE MEDIDA INTERFIERA DE ALGUNA
MANERA SOBRE EL SISTEMA FÍSICO EN EL QUE SE DEBE MEDIR ALGO O ENTRE EN
CONTACTO CON DICHO SISTEMA. EN ESAS SITUACIONES SE DEBE PONER MUCHO
CUIDADO, EN EVITAR ALTERAR SERIAMENTE EL SISTEMA OBSERVADO. DE
ACUERDO CON LA MECÁNICA CLÁSICA NO EXISTE UN LÍMITE TEÓRICO A LA
PRECISIÓN O EL GRADO DE PERTURBACIÓN QUE DICHA MEDIDA PROVOCARÁ
SOBRE EL SISTEMA

9. • MEDICIÓN DIRECTA
• LA MEDIDA O MEDICIÓN DIRECTA SE OBTIENE CON UN INSTRUMENTO DE
MEDIDA QUE COMPARA LA VARIABLE A MEDIR CON UN PATRÓN. ASÍ, SI SE
DESEA MEDIR LA LONGITUD DE UN OBJETO, PUEDE USARSE UN CALIBRADOR.
OBSÉRVESE QUE SE COMPARA LA LONGITUD DEL OBJETO CON LA LONGITUD
DEL PATRÓN MARCADO EN EL CALIBRADOR, HACIÉNDOSE LA COMPARACIÓN
DISTANCIA-DISTANCIA. TAMBIÉN, SE DA EL CASO CON LA MEDICIÓN DE LA
FRECUENCIA DE UN VENTILADOR CON UN ESTROBOSCOPIO, LA MEDICIÓN ES LA
FRECUENCIA DEL VENTILADOR (NÚMERO DE VUELTAS POR TIEMPO) FRENTE A
LA FRECUENCIA DEL ESTROBOSCOPIO (NÚMERO DE DESTELLOS POR TIEMPO).
• MEDICIÓN INDIRECTA
• NO SIEMPRE ES POSIBLE REALIZAR UNA MEDIDA DIRECTA, PORQUE EXISTEN
VARIABLES QUE NO SE PUEDEN MEDIR POR COMPARACIÓN DIRECTA, ES POR LO
TANTO CON PATRONES DE LA MISMA NATURALEZA, O PORQUE EL VALOR A
MEDIR ES MUY GRANDE O MUY PEQUEÑO Y DEPENDE DE OBSTÁCULOS DE OTRA
NATURALEZA, ETC. MEDICIÓN INDIRECTA ES AQUELLA EN LA QUE UNA
MAGNITUD BUSCADA SE ESTIMA MIDIENDO UNA O MÁS MAGNITUDES
DIFERENTES, Y SE CALCULA LA MAGNITUD BUSCADA MEDIANTE CÁLCULO A
PARTIR DE LA MAGNITUD O MAGNITUDES DIRECTAMENTE MEDIDAS.

10. TIPOS DE ERRORES EN INSTRUMENTACIÓN
EL ERROR ES LA DIFERENCIA ALGEBRAICA ENTRE EL VALOR OBTENIDO, CAPTURADO O
TRANSMITIDO POR ALGÚN SISTEMA DE MEDIDA (INSTRUMENTO, SENSOR) Y EL VALOR REAL
DE LA VARIABLE DE SALIDA.
AL REALIZAR UNA ACCIÓN DE MEDICIÓN, NUNCA VAMOS A OBTENER UN VALOR
EXACTAMENTE IGUAL AL VALOR ESPERADO O CALCULADO, YA QUE EXISTEN MUCHAS
VARIABLES Y CARACTERÍSTICAS DEL AMBIENTE Y DEL INSTRUMENTO QUE CAMBIAN LA
RESPUESTA DEL SISTEMA HACIENDO QUE EXISTA UN ERROR EN EL RESULTADO
• LOS ERRORES SE PUEDEN CLASIFICAR EN TRES CATEGORÍAS:
• ERRORES GRAVES.
• ERRORES ALEATORIOS.
• ERRORES SISTEMÁTICOS.

11. • ERRORES GRAVES:
SON LOS ERRORES DE ORIGEN HUMANO COMO LA MALA MANIPULACIÓN DE LOS
INSTRUMENTOS, AJUSTE INCORRECTO, APLICACIÓN INAPROPIADA, INEXPERIENCIA
EN LA UTILIZACIÓN DEL INSTRUMENTO, MALA LECTURA, CALCULO ERRÓNEO
ENTRE OTROS.
A VECES SU DETECCIÓN PUEDE SER FÁCILMENTE ENCONTRADA Y
CORREGIDA, OTRAS VECES ES MUY DIFICULTOSO.
ERRORES ALEATORIOS: SON ERRORES QUE SE CARACTERIZA POR SER DE
CARÁCTER VARIABLE, ES DECIR QUE AL REPETIR UNA MEDICIÓN EN CONDICIONES
IDÉNTICAS, LOS RESULTADOS OBTENIDOS NO SON IGUALES EN TODOS LOS
CASOS. LAS DIFERENCIAS EN LOS RESULTADOS DE LAS MEDICIONES NO SIGUEN
NINGÚN PATRÓN DEFINIDO Y SON PRODUCTO DE LA ACCIÓN CONJUNTA DE UNA
SERIE DE FACTORES QUE NO SIEMPRE ESTÁN IDENTIFICADOS

12. •
ERRORES SISTEMÁTICOS: SON ERRORES PROPIOS DEL OPERARIO, DEL MÉTODO
EMPLEADO PARA TOMAR LAS MEDIDAS O DE LAS CIRCUNSTANCIAS EN LAS QUE
ESTAS SE REALIZAN. SE PUEDEN CORREGIR DURANTE EL PROCESO DE
CALIBRACIÓN DEL DISPOSITIVO. ALGUNOS EJEMPLOS SON: ERRORES DE MEDIDA,
DE CALIBRACIÓN, DE MONTAJE, DE ALIMENTACIÓN O DE RUIDO ELÉCTRICO
DEBIDO A UN MAL APANTALLAMIENTO.

13. EXACTITUD Y PRECISIÓN
• PRECISIÓN SE REFIERE A LA DISPERSIÓN DEL CONJUNTO DE VALORES OBTENIDOS
DE MEDICIONES REPETIDAS DE UNA MAGNITUD. CUANTO MENOR ES LA
DISPERSIÓN MAYOR LA PRECISIÓN. UNA MEDIDA COMÚN DE LA VARIABILIDAD ES
LA DESVIACIÓN ESTÁNDAR DE LAS MEDICIONES Y LA PRECISIÓN SE PUEDE
ESTIMAR COMO UNA FUNCIÓN DE ELLA. ES IMPORTANTE RESALTAR QUE LA
AUTOMATIZACIÓN DE DIFERENTES PRUEBAS O TÉCNICAS PUEDE PRODUCIR UN
AUMENTO DE LA PRECISIÓN. ESTO SE DEBE A QUE CON DICHA
AUTOMATIZACIÓN, LO QUE LOGRAMOS ES UNA DISMINUCIÓN DE LOS ERRORES
MANUALES O SU CORRECCIÓN INMEDIATA. NO HAY QUE
CONFUNDIR RESOLUCIÓN CON PRECISIÓN.
• EXACTITUD SE REFIERE A CUÁN CERCA DEL VALOR REAL SE ENCUENTRA EL
VALOR MEDIDO. EN TÉRMINOS ESTADÍSTICOS, LA EXACTITUD ESTÁ
RELACIONADA CON EL SESGO DE UNA ESTIMACIÓN. CUANTO MENOR ES EL
SESGO MÁS EXACTA ES UNA ESTIMACIÓN. CUANDO SE EXPRESA LA EXACTITUD
DE UN RESULTADO, SE EXPRESA MEDIANTE EL ERROR ABSOLUTO QUE ES LA
DIFERENCIA ENTRE EL VALOR EXPERIMENTAL Y EL VALOR VERDADERO.

14. PATRONES INTERNACIONALES
• ESTOS SE DEFINEN POR ACUERDOS INTERNACIONALES. Y PRESENTAN LAS
SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS:
REPRESENTAN CIERTAS UNIDADES DE MEDIDA CON LA MAYOR EXACTITUD QUE
PERMITE LA TECNOLOGÍA DE PRODUCCIÓN Y MEDICIÓN.
SE EVALÚAN Y VERIFICAN PERIÓDICAMENTE.
SE EVALÚAN Y VERIFICAN CON MEDICIONES ABSOLUTAS EN TÉRMINOS DE
UNIDADES FUNDAMENTALES.

15. CALIBRACIÓN DE INSTRUMENTOS DE MEDIDA Y
PARÁMETRO A CONSIDERAR EN TODA
CALIBRACIÓN
• PROCESO DE CALIBRACIÓN
AL REALIZAR UNA CALIBRACIÓN DE UN INSTRUMENTO PODEMOS
ENCONTRARNOS ANTE LOS SIGUIENTES TIPOS DE ERROR:
ERROR DE CERO: EL VALOR DE LAS LECTURAS REALIZADAS ESTÁN DESPLAZADAS
UN MISMO VALOR CON RESPECTO A LA RECTA CARACTERÍSTICA.
ERROR DE MULTIPLICACIÓN: EL VALOR DE LAS LECTURAS AUMENTAN O
DISMINUYEN PROGRESIVAMENTE RESPECTO A LA CARACTERÍSTICA SEGÚN
AUMENTA LA VARIABLE DE MEDIDA.
ERROR DE ANGULARIDAD: LAS LECTURAS SON CORRECTAS EN EL 0% Y EL 100%
DE LA RECTA CARACTERÍSTICA, DESVIÁNDOSE EN LOS RESTANTES PUNTOS.

16. • PARA LLEVAR A CABO LA CALIBRACIÓN DE UN INSTRUMENTO, HABRÁ QUE SEGUIR LOS
SIGUIENTES PASOS:
1. CHEQUEO Y AJUSTES PRELIMINARES: OBSERVAR EL ESTADO FÍSICO DEL EQUIPO,
DESGASTE DE PIEZAS, LIMPIEZA Y RESPUESTA DEL EQUIPO.
DETERMINE LOS ERRORES DE INDICACIÓN DEL EQUIPO COMPARADO CON UN PATRÓN
ADECUADO —SEGÚN EL RANGO Y LA PRECISIÓN—.
LLEVAR AJUSTES DE CERO, MULTIPLICACIÓN, ANGULARIDAD Y OTROS ADICIONALES A
LOS MÁRGENES RECOMENDADOS PARA EL PROCESO O QUE PERMITA SU AJUSTE EN
AMBAS DIRECCIONES —NO EN EXTREMOS—. SE REALIZARÁN ENCUADRAMIENTOS
PRELIMINARES, LO CUAL REDUCIRÁ AL MÍNIMO EL ERROR DE ANGULARIDAD.
• 2. AJUSTE DE CERO: COLOCAR LA VARIABLE EN UN VALOR BAJO DE CERO A 10% DEL
RANGO O EN LA PRIMERA DIVISIÓN REPRESENTATIVA A EXCEPCIÓN DE LOS EQUIPOS
QUE TIENEN SUPRESIÓN DE CERO O CERO VIVO, PARA ELLO SE DEBE SIMULAR LA
VARIABLE CON UN MECANISMO ADECUADO, SEGÚN RANGO Y PRECISIÓN LO MISMO
QUE UN PATRÓN ADECUADO.
SI EL INSTRUMENTO QUE SE ESTÁ CALIBRANDO NO INDICA EL VALOR FIJADO
ANTERIORMENTE, SE DEBE AJUSTAR EL MECANISMO DE CERO.
SI EL EQUIPO TIENE AJUSTES ADICIONALES CON CERO VARIABLE, CON ELEVACIONES O
SUPRESIONES SE DEBE HACER DESPUÉS DEL PUNTO ANTERIOR DE AJUSTE DE CERO.

17. • 3. AJUSTE DE MULTIPLICACIÓN: COLOCAR LA VARIABLE EN UN VALOR ALTO DEL
70 AL 100%.
SI EL INSTRUMENTO NO INDICA EL VALOR FIJADO, SE DEBE AJUSTAR EL
MECANISMO DE MULTIPLICACIÓN O SPAN.
• 4. REPETIR LOS DOS ÚLTIMOS PASOS HASTA OBTENER LA CALIBRACIÓN
CORRECTA PARA LOS VALORES ALTO Y BAJO.
• 5. AJUSTE DE ANGULARIDAD: COLOCAR LA VARIABLE AL 50% DEL SPAN.
SI EL INCREMENTO NO INDICA EL VALOR DEL 50% AJUSTAR EL MECANISMO DE
ANGULARIDAD SEGÚN EL EQUIPO.
• 6. REPETIR LOS DOS ÚLTIMOS PASOS 4 Y 5 HASTA OBTENER LA CALIBRACIÓN
CORRECTA, EN LOS TRES PUNTOS.
COMO EL PATRÓN NO PERMITE MEDIR EL VALOR VERDADERO, TAMBIÉN TIENE
UN ERROR, Y COMO ADEMÁS EN LA OPERACIÓN DE COMPARACIÓN INTERVIENEN
DIVERSAS FUENTES DE ERROR, NO ES POSIBLE CARACTERIZAR LA MEDIDA POR
UN ÚNICO VALOR, LO QUE DA LUGAR A LA LLAMADA INCERTIDUMBRE DE LA
MEDIDA O INCERTIDUMBRE.

18. • FUENTES:
• HTTPS://ES.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/INSTRUMENTO_DE_MEDICIÓN
• HTTPS://WWW.VOLTIMUM.ES/E-
CATALOGUE/BRAND/ABB/FAMILY/INSTRUMENTOS-MEDIDA-
ANALOGICOSDIGITALES
• HTTPS://ES.WIKIPEDIA.ORG/WIKI/MEDICI%C3%B3N
• HTTP://INSTRUE1.BLOGSPOT.COM.CO/2014/03/TIPOS-DE-ERRORES.HTML
• HTTP://ING-MECANICA-2010.MEX.TL/1901491_1-3.HTML
• HTTP://EQUIPOSYLABORATORIOS.COM/SITIO/CONTENIDOS_MO.PHP?IT=4570