Instrumentos de medición y errores
En la instrumentación y control se deben conocer muy bien los instrumentos que se utilizaran para tomar la lectura del instrumento, así mismo también se debe tener conciencia de los errores que se pueden presentar al realizarse la medición. Por este motivo aquí se presentan la clasificación de los instrumentos y los errores más comunes que se pueden hacer presentes a la hora de hacer la medición.
Los instrumentos se clasifican de acuerdo a la función del instrumento y de acuerdo a la variable de proceso.
En función del instrumento:
Instrumentos ciegos: no tienen indicación visible de la variable (sensores).
Instrumentos indicadores: disponen de un índice y de una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable
Instrumentos registradores: registran con trazo continuo o a puntos la variable y pueden ser circulares o de grafico rectangular o alargado
En función de la variable (esta clasificación corresponde al tipo de señal medidas):
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Flujo
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Nivel
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Presión
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Temperatura
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Densidad
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Viscosidad
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Conductividad
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Frecuencia
Sin embargo, puede haber una combinación de ambas funciones como lo son los transmisores ciegos de presión, controladores registradores de temperatura, entre otros.
Errores de medición
El error se define como la diferencia entre el valor real de una medición y el valor registrado de una medición. Hay muchas fuentes de error en la recopilación de datos clínicos. El error se puede describir como aleatorio o sistemático.
El error aleatorio también se conoce como variabilidad, variación aleatoria o "ruido en el sistema". La heterogeneidad en la población humana conduce a una variación aleatoria relativamente grande en los ensayos clínicos.
El error o sesgo sistemático se refiere a las desviaciones que no se deben solo al azar. El ejemplo más simple ocurre con un dispositivo de medición que está calibrado incorrectamente de modo que sobrestima constantemente (o subestima) las medidas por unidades X.
A continuación, se presentan los errores más comunes en la instrumentación y control:
Errores por el instrumento o equipo de medición: Las causas de errores atribuibles al instrumento, pueden deberse a defectos de fabricación (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.
Error de escala: se acepta comúnmente como error de escala el valor de la división más pequeña del instrumento de medida. Por ejemplo, cuando el indicador de un instrumento se sitúa entre dos divisiones sucesivas de la escala (tanto al principio como al final de la misma, la incertidumbre su duplica). Habitualmente estos errores se acotan tomando la mitad de la menor división apreciable por el observador.
Errores del operador o por el modo 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.
Error por el uso de instrumentos no calibrados: instrumentos no calibrados o cuya fecha de calibración está 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.
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.
Error por instrumento inadecuado: Antes de realizar cualquier medición es necesario determinar cuál es el instrumento o equipo de medición más adecuado para la aplicación de que se trate.
Además de la fuerza de medición, deben tenerse presente otros factores tales como:
- Cantidad de piezas por medir
- Tipo de medición (externa, interna, altura, profundidad, etcétera.)
- Tamaño de la pieza y exactitud deseada.
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.
Errores por puntos de apoyo: Especialmente en los instrumentos de gran longitud la manera como se apoya el instrumento provoca errores de lectura.
Errores por método de sujeción del instrumento: El método de sujeción del instrumento puede causar errores un indicador de carátula 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 poder medirlo se debe colocar siempre el eje de medición lo más cerca posible al eje del soporte.
Error de paralaje: Este error ocurre debido a la posición incorrecta del operador con respecto a la escala graduada del instrumento de medición, la cual está en un plano diferente El error de paralaje es más común de lo que se cree. Este defecto se corrige mirando perpendicularmente el plano de medición a partir del punto de lectura.
Error de posición: Este error lo provoca la colocación 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.
Error por condiciones ambientales: Entre las causas de errores se encuentran las condiciones ambientales en que se hace la medición; entre las principales destacan la temperatura, la humedad, el polvo y las vibraciones o interferencias (ruido) electromagnéticas extrañas.
1. Humedad
2. Polvo
3. Temperatura
El Manual MSA desarrollado por la AIAG, trata con sistemas de medición, entendidos estos como el conjunto de instrumentos o gages, patrones, operaciones, métodos, dispositivos, software, personal, medio ambiente y supuestos usados para cuantificar una unidad de medida o preparar la evaluación de una característica o propiedad a ser medida. Es el proceso completo usado para obtener mediciones.
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Es un método para determinar qué tan bien están tus datos.
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Es un método simple para ayudar en el mejoramiento de tu sistema de medida.
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Un método simple para evaluar nuevos calibradores.
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Un método simple para determinar qué elemento, si es que hay alguno, de su proceso de medida necesita mejorar antes de atacar el proceso real.
¿Qué necesitamos evaluar?
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¿Qué tipo de variables tenemos? (cuantitativa o cualitativa).
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Si es cuantitativa, ¿Es discreta (valores enteros) o continua (valores fraccionarios)?
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Cualitativa: La salida de esta variable es localizada en varias categorías. También llamada variable categórica. Ej. hombre/mujer, tipo de sangre, afiliación, política, etc.
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Cuantitativa: La salida de esta variable son valores numéricos. Ej. Altura, peso, IQ, longitud, ancho, tiempo, etc.
Análisis del sistema de medición:
El propósito de un análisis de medición es:
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Determinar la cantidad de variabilidad en la recolección de datos que es debida al sistema de medición.
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Aislar las fuentes de variabilidad en el sistema de medición.
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Evaluar si el sistema de medición es adecuado para usarlo en un proyecto más amplio o aplicación.
Los componentes de un sistema de medición son:
Precisión:
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Tendencia: Es la diferencia entre el valor promedio observado delas medidas y el valor correcto. El valor exacto es determinado por la precisión del instrumento (típicamente calibración).
Exactitud (Repetibilidad y reproducibilidad):
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Repetibilidad: Es la variabilidad del instrumento o prueba de medición cuando se utiliza con el mismo operador para medir la misma unidad.
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Reproducibilidad: Es la variabilidad que surge de diferentes operadores o periodos de tiempo.
