Unidad 4. Laboratorio de Mediciones Eléctricas I Presentación PowerPoint de Ing. Sergio Haddad E:T: N° 30 2021 § Temas Error sistemático de Inserción Error sistemático de Método Error por tendencia del operador Error por efectos circundantes Errores accidentales o fortuitos Ejemplo Error Sistemático de Inserción Es el error que se produce al incorporar un instrumento en un circuito, producto de su resistencia interna (o impedancia), que modifica el circuito original que se quiso Medir Veamos un ejemplo: Se quiere medir la caída de tensión en R 2 Podríamos decir que V2 es el verdadero valor que queremos medir Error Sistemático de Inserción Supongamos que usamos un voltímetro cuya resistencia interna (Rv ) es 2000 Ω. Entonces (si el instrumento fuera exacto) la tensión medida será: Cuanto mas resistencia interna tenga el voltímetro menor será el error de Inserción Error Sistemático de Inserción Veamos otro ejemplo donde queremos medir la corriente del circuito Error Sistemático de Inserción Cuanto menor sea la resistencia interna del amperímetro menor será el error de inserción. Error Sistemático de Inserción ¿Cómo determinar las resistencias internas de los instrumentos a partir de los consumos específicos? Error Sistemático de Inserción Existen técnicas para “eliminar” el error de inserción: LA TECNICA DE OPOSICION La técnica de oposición permite construir, por ejemplo un voltímetro, de resistencia interna “infinita”. • Se varía la resistencia variable hasta lograr que el galvanómetro indique cero. • Cuando eso ocurra el potencial del punto A es igual al potencial del punto B. •Entonces, el voltímetro indica la tensión en R pero 2 sin tomar corriente del circuito que se quiere medir sino de la fuente auxiliar, no cometiendo error de inserción. Error Sistemático de Inserción La técnica de oposición permite construir por ejemplo un amperímetro de resistencia interna “nula”. • Se varía la resistencia variable hasta lograr que el galvanómetro indique cero. • Cuando eso ocurra el punto A está al mismo potencial que B (como si no se hubiese conectado ningún amperímetro allí). Entonces: • Esto quiere decir que la caída de tensión en el amperímetro (Ix R ) se igualó a una subida de tensión en Rp producto de la presencia de Iaux. • Entonces la corriente I se mide en el amperímetro sin cometer error de inserción. Error Sistemático de Método Es el error que se produce de acuerdo a donde se conecten los instrumentos que se usen. Veamos un ejemplo: Se quiere medir la resistencia Rx con un voltímetro y un amperímetro. Existen dos métodos uno llamado Conexión Corta o Tensión Bien Medida y la otra Conexión Larga o Corriente Bien Medida”. Error Sistemático de Método a) Método de Conexión Corta o TBM El voltímetro va sobre la carga Error Sistemático de Método b) Método conexión larga o CBM El amperímetro esta cerca de la carga Error Sistemático de Método a) Método de Conexión Corta o TBM Error cometido Error Sistemático de Método b) Método conexión larga o CBM Eror cometido Error Sistemático de Método Que método debo elegir Error del Instrumento Es el error del propio instrumento (también se lo llama intrínseco). Se puede estimar el error de un instrumento con un gráfico llamado “quebrada de calibración” que surge de un ensayo en el cual se compararon las lecturas de ese instrumento con otro que actúa como elemento patrón. Error del Instrumento Error del Instrumento Construcción de la quebrada de calibración. Se toman valores de Vp y Vc y se los compara: Error del Instrumento Error del Instrumento Error del Instrumento 1. Sin embargo, hay algunas consideraciones sobre todo lo anterior que convendría aclarar ahora… Se consideró que el instrumento patrón indica el valor verdadero (y eso sabemos que puede no ser cierto). Tampoco se consideró ningún error de lectura, en ningún instrumento. No sabemos que si al repetir la experiencia obtendríamos los mismos valores. Todo ello hace que tengamos que considerar también otros aspectos como veremos más adelante, para mejorar nuestras conclusiones respecto del error del instrumento. 2. Si el ensayo realizado que determinó la quebrada de calibración tuvo por objetivo calcular la clase del instrumento, entonces el ensayo se llama de “calibración” o de “contraste”. En cambio, si tuvo por objetivo determinar si el error máximo del instrumento está dentro del margen especificado por la clase que declaró un fabricante por ejemplo, se denomina ensayo de “verificación”. Error del Instrumento 3. No siempre para calcular la clase se usa el alcance. En realidad, la clase se calcula como: donde: Valor fiduciario: es el valor que por convención se toma en un instrumento para especificar su exactitud. Ejemplos de valores fiduciarios: • El límite superior del campo de medida (el alcance), en aparatos con “0‟ en un extremo no fuera de escala. • La suma absoluta de los valores extremos de la escala, en aparatos con “0‟ dentro de la escala. • 90° eléctricos para cofímetros y fasímetros. • La longitud total de la escala para aparatos con escala no lineal contraída Error del Instrumento Ejemplos de Valores fiduciarios Error por tendencia del observador Se refiere a la técnica experimental que posee el operador que se repite siempre con la misma intensidad y signo. Error por efecto circundantes Se refiere a los errores que se repiten en magnitud y signo al repetirse las mismas condiciones experimentales ajenas al instrumento. Ejemplos: Modificación de una resistencia interna de un instrumento al cambiar la temperatura. Modificación de una impedancia interna de un instrumento al cambiar la frecuencia. Presencia de vibraciones, presión, humedad, etc. Formas de onda de tensión o corriente. Errores accidentales o fortuitos Se refiere a los errores que inevitablemente están presentes, pero que siguen las leyes del azar. No se los puede eliminar por eso se los llama “residuales”. Estos errores no se repiten ni en magnitud ni en signo aunque se repitan las condiciones experimentales, entonces solo un estudio estadístico puede caracterizarlos. Si se tiene información sobre mediciones repetidas se podrá conocer la distribución de frecuencia de ocurrencia de esas mediciones. En general, dentro de las mediciones eléctricas hay tres distribuciones que se usan comúnmente: Errores accidentales o fortuitos Al no repetirse en magnitud y signo no se puede hacer ninguna corrección, pero sí, gracias a la teoría estadística, se puede encontrar algún índice de dispersión, que con alguna probabilidad, (también llamado nivel de confianza), defina un intervalo dentro del cual se encuentre el valor verdadero de la medición, y usar ese índice de dispersión para calcular una incertidumbre como veremos más adelante Errores accidentales o fortuitos Ejemplo de Problema Ejemplo Se mide una resistencia por el método corto con voltímetro y amperímetro. El voltímetro indica 22,3 V es de clase 0,5 y alcance 25 V. El amperímetro indica 145,5 mA es de clase 0,2 y alcance 150mA. La resistencia interna del voltímetro es 100 kΩ con un error límite de 0.5 kΩ. Suponga además que no se comete error de lectura en ningún instrumento Ejemplo de Problema Ejemplo de Problema Ejemplo de Problema Ejemplo de Problema Ejemplo de Problema Ejemplo de Problema Ejemplo de Problema Ejemplo de Problema Ejemplo de Problema FIN
