Los errores más comunes en un sistema de medición

Preguntas frecuentes

En la vida real cuando medimos estamos sujetos a cometer errores; es decir, durante el proceso de medicion se presentan una serie de factores sistematicos y aleatorios mas alla de nuestro control que nos impiden determinar el verdadero valor de la magnitud de la caracteristica sometida a medicion.

Por ejemplo, micro variaciones en la temperatura que provocan que los componentes del instrumento de medicion se contraigan y se dilaten haciendo variar el resultado de la medicion, cambios en la presion atmosferica, en el procedimiento utilizado, la habilidad del personal que realiza la medicion, etcetera.

Los errores de medicion son desviaciones entre el valor medido y el valor verdadero o exacto de una magnitud. Existen varios tipos de errores de medicion, entre ellos:

Error sistematico: Tambien conocido como sesgo, este tipo de error proviene de una fuente constante o sistematica que afecta todas las mediciones en la misma direccion. Puede deberse a problemas de calibracion, falta de linealidad del instrumento, interferencias externas o errores en el diseno o funcionamiento del equipo. Este error tiende a ser consistente y predecible, lo que significa que se puede corregir o compensar si se conoce su naturaleza y magnitud.

Error aleatorio: Este error fluctua de forma impredecible y puede deberse a factores variables o imprecisos, como la precision limitada del instrumento, la variabilidad en las condiciones ambientales o las limitaciones en la habilidad del operador. Los errores aleatorios tienden a ser aleatorios y no se pueden eliminar por completo, pero se pueden reducir mediante la repeticion de las mediciones y el calculo de promedios.

Error de lectura: Este error ocurre debido a la imprecision en la interpretacion de la lectura de un instrumento de medicion. Puede deberse a la falta de precision en la alineacion del ojo con la escala o la falta de resolucion en la lectura del instrumento. Se puede minimizar mediante una adecuada capacitacion del operador y la utilizacion de tecnicas de lectura adecuadas.

Error de paralaje: Este error se produce cuando la posicion del observador afecta la lectura del instrumento. Ocurre cuando el observador no esta directamente alineado con la escala del instrumento y se produce un desplazamiento aparente de la lectura. Se puede reducir asegurandose de que el observador este correctamente alineado con la escala y utilizando instrumentos con sistemas de mira o dispositivos que minimicen el efecto del paralaje.

La combinacion de estos tipos de errores puede afectar la precision y confiabilidad de las mediciones. Por eso, es fundamental identificar y minimizar estos errores a traves de la calibracion regular de los instrumentos, la capacitacion del personal y el uso de tecnicas adecuadas de medicion y lectura.

En la figura siguiente, si el punto negro representa el resultado de una medicion en particular “RM” y la linea vertical negra el valor verdadero convencional del mesurando “VVC”, entonces el error de medicion o error absoluto “E” es la flecha negra horizontal.

Pensemos en que verdaderamente una parte mide 49.96 unidades; sin embargo esto no lo sabemos, por lo que queremos medir la parte para conocer su valor. Pensemos que medimos la parte con un instrumento de medicion una sola vez y el instrumento nos indica una lectura de 49.91. Sin duda el sistema de medicion ha cometido un error, pues en vez de indicar el valor verdadero de la parte (49.96) indica un valor diferente (49.91).

Supongamos ahora que volvemos a medir la misma parte, con el mismo instrumento, con la misma persona, con el mismo metodo y en esta segunda ocasion la lectura nos indica que la medicion es de 49.93. Sin duda nuevamente el sistema de medicion se ha equivocado, pues ha medido -0.03 unidades por debajo del valor verdadero de la parte.

Supongamos finalmente que repetimos el mismo ejercicio un total de 20 veces, obteniendo las mediciones mostradas enseguida.

De lo anterior es facil observar que en cada medicion se han cometido errores, por lo que nos podemos hacer validamente la siguiente pregunta: ¿La calidad de las mediciones hechas por este sistema de medicion es suficientemente buena como para decidir si el producto de nuestras lineas de produccion es bueno o malo?

Esta es la pregunta que se debe contestar al realizar el analisis de los sistemas de medicion de nuestras organizaciones.

Por su naturaleza estadistica los errores de medicion se pueden clasificar en dos diferentes categorias: errores sistematicos y errores aleatorios.

Es el error que siempre se presenta de igual manera cada vez que se ejecuta una medicion. Cuando la medicion se realiza en condiciones identicas este error siempre tiene el mismo valor. Esta intimamente relacionado con la exactitud del sistema de medicion.

Por ejemplo, supongamos que cada vez que se mide la misma caracteristica de calidad a la misma pieza exactamente bajo las mismas condiciones de medicion, el resultado invariablemente arroja como lectura el valor verdadero menos alguna constante.

El error sistematico se puede eliminar a traves de ajustes y compensaciones hechos normalmente a los instrumentos de medicion.

El error sistematico se mide como la diferencia entre el promedio que resultaria de un numero infinito de mediciones del mismo mesurando en condiciones de repetibilidad y su valor verdadero.

En otras palabras, se mide multiples veces la misma caracteristica de calidad (mesurando) a la misma pieza exactamente en condiciones identicas de medicion y el error sistematico es la diferencia que existe entre el promedio de esas mediciones y el valor verdadero de la caracteristica medida.

Notemos que para la cuantificacion del error sistematico es necesario conocer el valor convencionalmente verdadero del mesurando; es decir, el error sistematico relaciona el promedio de las mediciones con el valor convencionalmente verdadero.

Se define la exactitud como la cercania de las mediciones respecto al valor verdadero o al valor de referencia aceptado. Se relaciona con el promedio de las mediciones repetidas. Es decir, al medir la exactitud de un sistema de medicion se esta evaluando su error sistematico.

El error aleatorio es el que se presenta durante el proceso de medicion debido a eventos unicos, irrepetibles e imposibles de eliminar durante el proceso de medicion. Lo mas que puede hacerse para mantenerlo bajo control es establecer metodos, procedimientos y condiciones adecuadas para el proceso de

medicion con la esperanza de minimizarlo, sin embargo jamas sera eliminado. Este error esta intimamente relacionado con la precision del sistema de medicion.

El error aleatorio de cuantifica a traves de la diferencia entre el resultado de la medicion y el promedio que se obtendria de los resultados de un numero infinito de mediciones efectuadas sobre el mismo mesurando en condiciones de repetibilidad; es decir, usando los mismos instrumentos, el mismo personal, los mismos metodos y procedimientos de medicion.

En la siguiente figura, si el punto negro representa el resultado de una medicion en particular “RM” y el promedio de las mediciones hechas se representa por “PM”, entonces el error aleatorio EA = RM – PM.

Notemos que para la cuantificacion del error aleatorio no se requiere para nada el valor convencionalmente verdadero del mesurando, pues en este caso la medicion no se compara contra este, sino que el error aleatorio mide que tan “consistente” o “repetible” es la medicion, independientemente si esta “le atina” o no al valor verdadero del mesurando.

Se define la precision o fidelidad como la cercania entre si que tienen las mediciones repetidas. Se relaciona con la variacion que tienen las mediciones repetidas. Es decir, al medir la precision de un sistema de medicion se esta evaluando su error aleatorio.

Un sistema de medicion adecuado debe minimizar las probabilidades de cometer los siguientes errores:

Las evaluaciones de los diferentes sistemas de medicion se hacen bajo los siguientes conceptos.

Los elementos de medicion son componentes o dispositivos utilizados para medir una magnitud o variable especifica. Algunos de los elementos de medicion mas comunes incluyen:

Sensores: Son dispositivos que detectan y convierten una magnitud fisica, como temperatura, presion, luz, fuerza o movimiento, en una senal electrica o electronica que puede ser procesada y medida. Por ejemplo, termopares para medir temperatura, celulas de carga para medir fuerza.

Transductores: Son dispositivos que convierten una magnitud o senal de un tipo a otro. Por ejemplo, los transductores de corriente convierten una corriente electrica en una senal proporcional de voltaje.

Indicadores: Son aparatos que muestran la magnitud medida. Pueden ser analogicos, como escalas con agujas o dial, o digitales, como pantallas LCD.

Los elementos de medicion son esenciales para obtener datos precisos y confiables en diferentes aplicaciones y campos.

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Los errores mas comunes en un sistema de medicion
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