Errores en la Medición | Clasificación de Errores

Para entender el concepto de errores en la medición, debemos conocer los dos términos que definen el error y estos dos términos se escriben a continuación:

Valor Verdadero

No es posible determinar el valor verdadero de una cantidad mediante medios experimentales. El valor verdadero puede definirse como el valor promedio de un número infinito de valores medidos cuando la desviación media debido a varios factores contribuyentes se acercará a cero.

Valor Medido

Se puede definir como el valor aproximado del valor verdadero. Se puede encontrar tomando el promedio de varias lecturas medidas durante un experimento, aplicando aproximaciones adecuadas a las condiciones físicas.

Ahora estamos en posición de definir el error estático. El error estático se define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero de la cantidad.
Matemáticamente podemos escribir una expresión de error como, dA = Am – At donde, dA es el error estático Am es el valor medido y At es el valor verdadero.
Es importante notar que no se puede determinar el valor absoluto del error debido al hecho de que no se puede determinar con precisión el valor verdadero de la cantidad.
Consideremos algunos términos relacionados con los errores.

Errores Límite o Errores de Garantía

El concepto de errores de garantía puede aclararse si estudiamos este tipo de error considerando un ejemplo. Supongamos que hay un fabricante que fabrica un amperímetro, ahora él debe prometer o declarar que el error en el amperímetro que está vendiendo no es mayor que el límite que establece. Este límite de error se conoce como error límite o error de garantía.

Error Relativo o Error Fraccional

Se define como la relación entre el error y la magnitud especificada de la cantidad. Matemáticamente lo escribimos como,

Donde, dA es el error y A es la magnitud.
Ahora aquí estamos interesados en calcular el error límite resultante bajo los siguientes casos:

(a) Tomando la suma de dos cantidades: Consideremos dos cantidades medidas a1 y a2. La suma de estas dos cantidades se puede representar por A. Así, podemos escribir A = a1 + a2. Ahora, el valor incremental relativo de esta función se puede calcular como

Separando cada término como se muestra a continuación y multiplicando y dividiendo a1 con el primer término y a2 con el segundo término, tenemos

De la ecuación anterior, podemos ver que el error límite resultante es igual a la suma de los productos formados al multiplicar los errores relativos individuales limitantes por la razón de cada término a la función. Se puede aplicar el mismo procedimiento para calcular el error límite resultante debido a la suma de más de dos cantidades. Para calcular el error límite resultante debido a la diferencia de dos cantidades, simplemente cambie el signo de adición por sustracción y el resto del procedimiento es el mismo.
(b) Tomando el producto de dos cantidades: Consideremos dos cantidades a1 y a2. En este caso, el producto de las dos cantidades se expresa como A = a1.a2. Ahora, tomando logaritmo en ambos lados y diferenciando con respecto a A, tenemos los errores límites resultantes como

De esta ecuación, podemos ver que el error resultante es la suma de los errores relativos de los términos. De manera similar, podemos calcular el error límite resultante para el factor de potencia. Por lo tanto, el error relativo sería n veces en este caso.

Tipos de Errores

Básicamente, hay tres tipos de errores según su fuente.

Errores Graves

Esta categoría de errores incluye todos los errores humanos mientras se leen, se registran y se toman las lecturas. Los errores en el cálculo de los errores también entran en esta categoría. Por ejemplo, al tomar la lectura del medidor del instrumento, puede leer 21 como 31. Todos estos tipos de errores entran en esta categoría. Los errores graves pueden evitarse utilizando dos medidas adecuadas, que se escriben a continuación:

1. Se debe tener un cuidado adecuado al leer, registrar los datos. También, el cálculo del error debe hacerse con precisión.

2. Al aumentar el número de experimentadores, podemos reducir los errores graves. Si cada experimentador toma diferentes lecturas en diferentes puntos, entonces, al tomar el promedio de más lecturas, podemos reducir los errores graves.

Errores Sistemáticos

Para entender estos tipos de errores, clasifiquemos los errores sistemáticos como

Errores Instrumentales

Estos errores pueden deberse a una construcción incorrecta, calibración de los instrumentos de medición. Estos tipos de errores pueden surgir debido a la fricción o pueden ser debidos a la histeresis. Estos tipos de errores también incluyen el efecto de carga y el mal uso de los instrumentos. El mal uso de los instrumentos resulta en la falta de ajuste a cero de los instrumentos. Para minimizar los errores graves en la medición, se deben aplicar varios factores de corrección y, en condiciones extremas, se debe recalibrar cuidadosamente el instrumento.

Errores Ambientales

Este tipo de error surge debido a condiciones externas al instrumento. Las condiciones externas incluyen temperatura, presión, humedad o pueden incluir campos magnéticos externos. A continuación, se presentan los pasos que se deben seguir para minimizar los errores ambientales:

• Trate de mantener constante la temperatura y la humedad del laboratorio realizando algunos arreglos.

• Asegúrese de que no haya ningún campo magnético o electrostático externo alrededor del instrumento.

Errores Observacionales

Como su nombre lo indica, estos tipos de errores son debidos a observaciones incorrectas. Las observaciones incorrectas pueden ser debidas a la PARALAJE. Para minimizar el error de paralaje, se requieren medidores altamente precisos, provistos de escalas espejadas.

Errores Aleatorios

Después de calcular todos los errores sistemáticos, se encuentra que aún quedan algunos errores en la medición. Estos errores se conocen como errores aleatorios. Algunas de las razones de la aparición de estos errores son conocidas, pero aún hay algunas razones desconocidas. Por lo tanto, no podemos eliminar completamente estos tipos de errores.

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