Determinación de la incertidumbre en instrumentos en programas de ingeniería eléctrica

Espinel-Ortega, Álvaro; Vega-E, Adriana

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Date

2019-09-20

Author

Espinel-Ortega, Álvaro

Vega-E, Adriana

TY - GEN T1 - Determinación de la incertidumbre en instrumentos en programas de ingeniería eléctrica AU - Espinel-Ortega, Álvaro AU - Vega-E, Adriana Y1 - 2019-09-20 UR - http://hdl.handle.net/20.500.12622/1429 AB - Cuando los alumnos de Ingeniería Eléctrica inician el curso de Instrumentación y medidas, han visto previamente los cursos de Cálculo, Física, Probabilidad y Estadística; sin embargo, tienen problemas para aplicar los conocimientos adquiridos en la solución de problemas relacionados con mediciones, no solo eléctricas sino de las variables que tienen que ver con el ejercicio de la profesión como lo son: caudales de agua, radiación solar, velocidad del viento y niveles de agua. El artículo muestra cómo integrar todos los conceptos mencionados en el proceso de determinación de la incertidumbre en medidas, con el fin de mejorar la forma como se describen los resultados de los procesos de medición y/o determinación de errores. Con este propósito, se muestra el proceso metodológico descrito mediante un ejemplo para determinar el valor de una resistencia, teniendo en cuenta los datos de las medidas de voltaje y corriente, utilizando pocos datos. El objetivo es conocer la incertidumbre Tipo A, Tipo B y los factores que afectan los procesos de medida debida a: incertidumbre por variaciones aleatorias de las señales medidas, incertidumbre por defectos de los instrumentos, incertidumbre por imprecisión de los instrumentos e incertidumbre por resolución de los mismos. Durante el cálculo de la incertidumbre, el estudiante usa el conocimiento probabilístico adquirido después de determinar el valor de la incertidumbre U, a partir de la incertidumbre combinada u𝑐 (R), donde se tiene en cuenta el factor de cobertura. Esto permite aprender la importancia de expresar los resultados con valores superiores (+) o inferiores (-) de incertidumbre. Para el caso del ejercicio desarrollado: R = 733,31 +/- 8,10 ohm. 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El artículo muestra cómo integrar todos los conceptos mencionados en el proceso de determinación de la incertidumbre en medidas, con el fin de mejorar la forma como se describen los resultados de los procesos de medición y/o determinación de errores. Con este propósito, se muestra el proceso metodológico descrito mediante un ejemplo para determinar el valor de una resistencia, teniendo en cuenta los datos de las medidas de voltaje y corriente, utilizando pocos datos. El objetivo es conocer la incertidumbre Tipo A, Tipo B y los factores que afectan los procesos de medida debida a: incertidumbre por variaciones aleatorias de las señales medidas, incertidumbre por defectos de los instrumentos, incertidumbre por imprecisión de los instrumentos e incertidumbre por resolución de los mismos. Durante el cálculo de la incertidumbre, el estudiante usa el conocimiento probabilístico adquirido después de determinar el valor de la incertidumbre U, a partir de la incertidumbre combinada u𝑐 (R), donde se tiene en cuenta el factor de cobertura. Esto permite aprender la importancia de expresar los resultados con valores superiores (+) o inferiores (-) de incertidumbre. Para el caso del ejercicio desarrollado: R = 733,31 +/- 8,10 ohm. OL Spanish (121)

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Cuando los alumnos de Ingeniería Eléctrica inician el curso de Instrumentación y medidas, han visto previamente los cursos de Cálculo, Física, Probabilidad y Estadística; sin embargo, tienen problemas para aplicar los conocimientos adquiridos en la solución de problemas relacionados con mediciones, no solo eléctricas sino de las variables que tienen que ver con el ejercicio de la profesión como lo son: caudales de agua, radiación solar, velocidad del viento y niveles de agua. El artículo muestra cómo integrar todos los conceptos mencionados en el proceso de determinación de la incertidumbre en medidas, con el fin de mejorar la forma como se describen los resultados de los procesos de medición y/o determinación de errores. Con este propósito, se muestra el proceso metodológico descrito mediante un ejemplo para determinar el valor de una resistencia, teniendo en cuenta los datos de las medidas de voltaje y corriente, utilizando pocos datos. El objetivo es conocer la incertidumbre Tipo A, Tipo B y los factores que afectan los procesos de medida debida a: incertidumbre por variaciones aleatorias de las señales medidas, incertidumbre por defectos de los instrumentos, incertidumbre por imprecisión de los instrumentos e incertidumbre por resolución de los mismos. Durante el cálculo de la incertidumbre, el estudiante usa el conocimiento probabilístico adquirido después de determinar el valor de la incertidumbre U, a partir de la incertidumbre combinada u𝑐 (R), donde se tiene en cuenta el factor de cobertura. Esto permite aprender la importancia de expresar los resultados con valores superiores (+) o inferiores (-) de incertidumbre. Para el caso del ejercicio desarrollado: R = 733,31 +/- 8,10 ohm.

Abstract

When electrical engineering students start their instrumentation and measurement course, they have previously taken calculus, physics, probability, and statistics. However, they have problems to apply the knowledge they acquired to solve problems related to electrical measurements and variables in the profession, such as water flows, solar radiation, wind speed and water levels. This paper shows how to integrate all the concepts involved in the process to calculate measurement uncertainty in order to improve the way the results of measurements and/or error determination processes are described. For that purpose, this study presents an applied exercise and a methodological process by means of an example, where the value of a resistance is determined taking into account the data of voltage and current measurements and using few data. The objective is to focus the process on estimating Type A and Type B uncertainty and the factors that affect the measurement processes, such as uncertainty due to random variations of the measured signals, instrument defects, imprecision of the instruments, or their resolution. During the calculation of uncertainty proposed here, students use the probabilistic knowledge they have acquired after they determined the value of the uncertainty U from the combined uncertainty u𝑐 (R), where the coverage factor is taken into account. This allows us to learn about the importance of expressing the results with higher (+) or lower (-) values of uncertainty. In the exercise carried out in this work, R = 733.31 +/- 8.10 ohm.