Calibração da balança digital

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BALANZA DIGITAL VIRTUAL
JULIAN DANIEL VARGAS RODRIGUEZ , LUIS ARBEY CORREDOR
UNIVERSIDAD ANTONIO NARIÑO – INGENIERIA ELECTRONICA
ABSTRACT : 
Often the realization of a measurement requires the intervention of several instruments, some generate stimuli on the device that is intended to measure and others collect the response to these stimuli. This set of instruments that makes possible the realization of the measure is called the instrumental system
Because
In the measurement system error always occurs, whether they are internal to the measurement system or derived from the action of external influences
How
Calibration consists of a set of operations that establish, are specified conditions, the relationship between the values ​​indicated by an instrument or measurement system or values ​​represented by a materialized measurement or a reference material and the corresponding values ​​of the quantities established by standards
KEYWORDS
· Measurement
· Calibration
· Error
RESUMEN :
Se realizaron sistemas de mediciones enfocandonos en la calibracion cada elemento.
en el sistema de medición siempre ocurre error, sean ellos internamente al sistema de medición o derivados de la acción de influencias externas.
lo hicimos por metodos estadisticos reiativos para verificar la manera correcta de los resultados de nuestros elmentos
PALABRAS CLAVE :
· Medicion
· Calibracion
· calibracion
I . INTRODUCCIÓN :
en el sistema de medición siempre ocurre error, sean ellos internamente al sistema de medición o derivados de la acción de influencias externas
con el uso, hay una tendencia del sistema de medicao en degradar su desempeño a lo largo del tiempo. para mantener la confiabilidad de los resultados de las mediciones, el desempeño del sistema de medicación debe ser verificado periódicamente
A . Justificacion
el resultado de calibración puede determinar el valor del mensurando,
B. Objetivo General
La verificacion de una calibracion exitosa
II . MARCO TEORICO : 
La determinacion de la precision de una medicion se efectua facilmente al comparar los datos obtenidos de experimentos repetidos . sin embargo, no es facil obtener un estimado de la exactitud , ya que ello implica conocer el valor verdadero, es decir , la misma informacion que se busca
Para los errores aleatorios, que se deben a numerosas variables nno controladas y que son parte inevitable de toda medicion, es bien conocido que su efecto acumulativo ocasiona que los datos de una serie de mediciones repetidas fluctuen al azar alrededor de la medida. Para los errores sistematicos, ademas de poseer la misma magnitud en mediciones repetidas, se afecta la medicion de la misma manera, por lo que se pueden atribuir a una causa, entre ellas el instrumento de medida,
Conclusion
Para lograr la mayor prescision y exactitud en un proceso de medida se requiere una adecuada calibracion de los equipos y materiales de medida del laboratorio.
Este metodo justificara la magnitud y prescicion que mide el elemento.
III. METODOLOGIA DEL PROJETO:
· TRATAMIENTO ESTADISTICO
· Identificar los factores responsables del error
· Estimar los procesos de calibracion del elemento
· Estimar la precision y exactitud de medidas efectuadas
IV. METODO :
ACTIVIDADES
1 . ERRO ALEATORIO
(a) Meça repetidamente a massa de 1000 g pelo menos 100 vezes. Verifique que há variações nas indicações obtidas em função do erro aleatório. Analise todo o conjunto de indicações e faça uma contagem do número de vezes repetidas que cada indicação aparece no conjunto. Com estes dados trace um histograma, isto é, um gráfico em que os valores das indicações são representados no eixo horizontal e as respectivas contagens do número de vezes que cada indicação aparece são representadas no eixo vertical. Compare a forma do gráfico obtido com o da distribuição normal.
(b) Com base no desvio padrão das indicações obtidas e no respectivo coeficiente “t” de Student calcule a repetitividade para 95% de nível de confiança.
(c) A estimativa de erro aleatório para cada indicação pode ser calculado subtraindo a indicação do valor médio de todas as indicações. Verifique que pelo menos em 95% das indicações obtidas o erro aleatório está dentro da faixa delimitada pela repetitividade (±Re).
3.2. TENDENCIA E CORRECAO
(a) Utilize o mesmo conjunto de pelo menos 100 indicações resultantes da medição repetida da massa de 1000 g realizada na questão 3.1.(a). Utilize o valor médio e calcule a tendência da balança digital para a massa de 1000 g. Calcule também a correção.
(b) Zere a calculadora e faça pelo menos 100 medições repetidas da massa de 5000 g. Calcule a tendência e a correção. Compare com os valores obtidos para a massa de 1000 g. Por que são diferentes?
(c) Neste item considere despresível a incerteza do valor de referência da massa de 5000 g. Determine a tendência e sua incerteza quando:
· é calculada a partir da média de 100 medições repetidas da massa padrão.
· é calculada a partir da média de 16 medições repetidas da massa padrão.
· é calculada a partir da média de 4 medições repetidas da massa padrão.
Verifique graficamente a consistência dos valores obtidos. Serão consistes se as faixas obtidas para os valores das tendências e suas respectivas incertezas resultarem em regiões que se interceptam.
3.3. CALIBRACAO DA BALANCA
Faça uma calibração da balança com a intenção de compensar erros sistemáticos em futuras medições. Planeje detalhadamente a calibração da balança seguindo os passos do roteiro abaixo:
1 - Identifique claramente os objetivos da calibração.
2 - Caracterize o sistema de medição a calibrar.
3 - Selecione o conjunto de padrões a usar.
4 - Defina os pontos de calibração e o número de repetições a serem realizadas para cada ponto de calibração. Use pelo menos dez pontos de calibração bem distribuídos ao longo da faixa de medição. Planeje passo a passo o experimento. Prepare as planilhas que conterão os dados brutos da calibração.
5 - Execute a calibração conforme o roteiro planejado.
6 - Processe e documente os resultados. Trace a curva de erros da balança contendo a linha da tendência e as linhas que delimitam a região dentro do qual o erro de medição é esperado.
7 - Analise os resultados da calibração e estime o erro máximo.
8 - Apresente tudo no relatório de calibração.
3.4. DETERMINACAO DE UMA MASSA CONHECIDA
Selecione uma combinação de massas padrão que não coincida com um dos pontos de calibração da questão anterior. 
(a) Meça o conjunto apenas uma vez e determine o resultado da medição usando dados da curva de erros determinada na questão 3.3. Faça interpolações se necessário. Verifique se o valor de referência (nominal) da combinação de massas encontra-se dentro da faixa que representa o resultado da medição. 
(b) Meça o conjunto pelo menos vinte vezes e determine o resultado da medição usando dados da curva de erros resultante da questão 3.3. Faça interpolações se necessário. Verifique se o valor de referência da combinação de massas encontra-se dentro da faixa que representa o resultado da medição.
(c) Meça o conjunto o número de vezes que você quiser e determine o resultado da medição usando apenas o erro máximo encontrado na questão 3.3. Verifique se o valor de referência da combinação de massas encontra-se dentro da faixa que representa o resultado da medição.
(d) Compare graficamente os três resultados anteriores. Os três são consistentes?
3.5. DETERMINACAO DA MASSA DESCONHECIDA
Seu objetivo é encontrar o valor da massa desconhecida e sua respectiva incerteza. Para isso:
· Defina uma forma de determinar a massa desconhecida. Planeje o caminho a ser seguido e defina o número de medições a serem realizadas.
· Efetue as medições da forma planejada.
· Use a curva de erros para determinar a tendência e a correção a ser aplicada.
· Determine e exprima com o número de algarismos adequado o resultado da medição.
3.6. DETERMINACAO DA SOMA DE MASSAS
(a) Ponha sobre a balança a seguinte combinação de massas: 50 g + 100 g + 1000 g + 2000 g. Meça com a balança repetidasvezes a massa desta combinação e, usando a curva de calibração, compense os erros sistemáticos e determine o resultado da medição.
(b) Remova as massas da questão anterior e ponha sobre a balança as seguintes massas: 200 g + 200 g + 500 g + 2000 g. Meça com a balança repetidas vezes a massa desta combinação e, usando a curva de calibração, compense os erros sistemáticos e determine o resultado da medição.
(c) Com base nos resultados das questões (a) e (b), calcule analiticamente a soma dos dois conjuntos de massas e sua respectiva incerteza. Como os erros sistemáticos foram compensados, considere as medições estatisticamente independentes.
(d) Ponha sobre a balança a seguinte combinação de massas: 50 g + 100 g + 200 g + 200 g + 500 g + 1000 g + 2000 g + 2000 g. Meça com a balança repetidas vezes a massa desta combinação e, usando a curva de calibração, compense os erros sistemáticos e determine o resultado da medição. Compare este resultado com o determinado no item (c).
RESULTADOS 
3.1 A: 
	MEDICIONES
	MEDIA
	D.ESTANDAR
	100
	 999,61g
	1,420591711
Con base a esto apenas 100 mediciones en la balanza nos da un comportamiento similar ala gaussiana
B) Re = S . Tstudent
Tstudent = 1.9842
S= 1.42
Re = 1..42 * 1.9842 = 2.8175
C ) EA= Valor medido – valor verdadeiro
EA = medicion – media
EA = 1000g - 999.6g = 0.4 g.. ETC
3.2 A,
MEDIA = 999.6 g
VALOR RELATIVO = 1000 g 
TD = 999.6 g – 1000g = -0.4
C = -TD = 0.4 g
B .
 TD = 5003,2 g 
VR = 5000g 
TD = 5003.2g - 5000g = 3.2g
C= -3.2 g 
Comparando esto observamos que a medida de mas masa mas incertezas son acumuladas. 
C . 
100 mediciones
MEDIA = 5003.2g
TD = 3.2g
16 repeticiones
MEDIA = 5002.6g
VR = 5000g
TD = 2.8g
4 repeticiones
MEDIA = 5003.9g
VR = 5000g
TD = 3.9 g
Devido a tendências diferentes, observaremos no referido gráfico que nenhum intercepta
3.3 
3.3.1 Objetivos de calibração
Fazer uma soma de peso para coletar informações sobre os erros sistemáticos que podem ocorrer com o respetivo desvio de tendência e repetibilidade.
3.3.2 SISTEMA DE MEDIÇÃO
Em gramas
3.3.3 Seleção do padrão
Selecionar conjunto de massas entre 50 g a 5000g
3.3.4 definir 13 pontos de calibração de massas entre 
0 gramos – 10000g con 20 mediciones cada una de ellas, calcular tendencia, correção e repetitividades
TD = Media –Valor verdadero
C = --TD
Re = Tstudent * Desviacion estandar
T= 2,140 para una probabilidad de 95.45 % con grados de libertad 19
N = 20 
3.3.5
	PONTOS 
	VALOR REAL
	DESV
	1
	0
	1,36
	2
	100
	1,19
	3
	500
	1,15
	4
	1000
	1,45
	5
	2000
	1,39
	6
	3000
	1,38
	7
	4000
	1,71
	8
	5000
	1,7
	9
	6000
	1,47
	10
	7000
	1,57
	11
	8000
	1,71
	12
	9000
	1,96
	13
	10000
	2,01
	TD
	C
	Re
	-1
	1
	2,91
	-1
	1
	2,546
	-0,5
	0,5
	2,461
	-0,3
	0,3
	3,103
	0,9
	-0,9
	2,9746
	1
	-1
	2,953
	2,3
	-2,3
	3,659
	3,6
	-3,6
	3,638
	4
	-4
	3,1458
	3,7
	-3,7
	3,359
	4,8
	-4,8
	3,659
	4,8
	-4,8
	4,1944
	3,6
	-3,6
	4,3
3.3.6 Curva de errores
	PUNTOS 
	MEDIA
	TD
	Re
	1
	-1
	-1
	2,91
	2
	99
	-1
	2,546
	3
	499,5
	-0,5
	2,461
	4
	999,7
	-0,3
	3,103
	5
	2000,9
	0,9
	2,9746
	6
	3001
	1
	2,953
	7
	4002,3
	2,3
	3,659
	8
	5003,6
	3,6
	3,638
	9
	6004
	4
	3,1458
	10
	7003,7
	3,7
	3,359
	11
	8004,8
	4,8
	3,659
	12
	9004,8
	4,8
	4,1944
	13
	1003,6
	3,6
	4,3
	Lim Sup.
	Lim inf
	1,91
	-3,91
	1,546
	-3,546
	1,961
	-2,961
	2,803
	-3,403
	3,8746
	-2,0746
	3,953
	-1,953
	5,959
	-1,359
	7,238
	-0,038
	7,1458
	0,8542
	7,059
	0,341
	8,459
	1,141
	8,9944
	0,6056
	7,9
	-0,7
Se observa que el error en cada punto de calibração a medida que se encuentren mas masas acumuladas
3.3.7 Analice los resultados y de el error máximo : 
Conhecíamos nossas médias, dev, Td e Re, que são dados necessários para observar os erros em nosso sistema de dados a ser calibrado, nosso erro máximo foi de 9g
3.3.8 Relato de calibración
CERTIFICACIÓN DE CALIBRACIÓN
1. Institución :
2. Universitarios:
Julian daniel vargas rodriguez
Luis arbey corredor 
3. Sistema de medição
g = gramos ; Balanza digital
4. Resultado da calibração
Se observo un error máximo 9g na balança digital
5. Conjunto de padrões
Conjunto de 9 elementos (massas)
6. Procedimiento
Um conjunto de massas que foram medidas através da balança digital, com o objetivo de nos mostrar nossos erros na medição.3.3.8 
Relatório;
O valor de correção tende a ser negativo em medições de mais massas acumuladas
3.4 DETERMINAÇÃO DE UMA MASSA CONHECIDA
Para dois pontos de calibração dados a curva de erro
C = - 3. 8 g
Re = 3. 6 g
A ) Encontre o valor de referência das combinações das massas encontradas (RM) do nosso resultado de medição
RM = Media + C + Re
· Media = 5505g
· C = -3.8 g
· Re = 3.6g
RM = (5501.2+ 3.6)
é a nossa proporção de probabilidades ou oportunidades
B ) encontre o valor de referência das combinações de massa encontradas usando indicações
 RM = Média + C + RE/Sqrt (n)
· Media = 5503.7
· C = -3.8 g
· Re = 3.6g
· N = 20
RM = 5503.7 + (-3.8) + 3.6 / Sqrt(20)
RM = (5499.90+0.80)g
C ) Através do erro máximo determinar RM
RM = MEDIA + (Emax + Tstudent * Desv)
· Media = 5503.4
· Emax = 9.7g
· Tstudent = 2.052 para 95.45%
· Grados libertad = 49
· Desv = 1.69
RM = 5503.4 + (9.7+2.052 * 1.69)
RM = 5503.4 +(9.7+3.468)
RM = 5503.4 + 13.168
RM = (5503.0+13) g
D ) A traves de los 3 resultados anteriores demostrar en un grafico si se interceptan
Observando os valores de referência de cada uma, a partir dos valores obtidos vemos que os pontos são interceptados nas regiões.
3.5 Determinação da massa desconhecida
100 medições
A)
· Tendência (Td)
· Media = 2330.9
B) 
· Td = 0.8
C) 
· C = -0.8
· Valor de massa descohecida (MD)
· MD = Media + C
· MD = 2330.1g
3.6 Determinação da soma de massas
A ) Como a soma de masas es igual a 3150 g 
Tenemos que : 
C = -2 g
Re = 3.4g
São dados da nossa primeira tabela geral
RM = Média + C + Re / sqrt(n)
· Média = 3151.4
· C = -2.0 g
· Re = 3.4g
· N = 20
RM = 3151.4+(-2.0)+3.4/sqrt(20)
RM = (3149.40+0.76)g
B ) 
· Média = 2901.8
· C = -1.7g
· Re = 3.4g
· RM = Média + C+ Re/Sqrt(n)
· n = 20
RM = 2901.8+(-1.7)+3.4/sqrt(20)
RM = (2900.0+0.76)g
C ) con base de los resultados de las preguntas 
Calcular analiticamente la suma de dos conjuntos
· a = (3149.40+0.76)g
· b =(2900.0+0.76)g
Suma (a,b) = 6048.20
RM = Soma + incerteza
RM = (6048.2+1.2) g
D ) la suma de las masas es igual a 6050g 
Tenemos
· C = -4.1g 
· Re = 3.7g
· RM = Media + C +Re/Sqrt(n)
· I = 6053.3 g 	
· N = 20
· RM = 6053.4+(-4.1)+3.7/sqrt(20)
· RM = (6049.3+0.83)g 
Observamos que el resultado en el d es mas preciso que el resultado c por que posee menor incerteza en el resultado hecho
MEJORAS
· Al iniciar una actividad de calibración observar el objeto calibrador que no tenga imperfecciones
· Mirar las condicciónes en que se encuentra nuestro objeto calibrador
· Se debe considerar buena información al aplicar sobre ellos.
REFERENCIAS
·  «Vocabulario internacional de metrología - Conceptos básicos y generales y términos asociados (VIM)». Oficina Internacional de Pesas y Medidas (en inglés, francés). 2008. p. 28. Consultado el 19 de septiembre de 2013.
·  «Recommended Calibration Interval». Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (en inglés). 15 de mayo de 2013. Archivado desde el original el 4 de octubre de 2013. Consultado el 19 de septiembre de 2013.
GLOSARIO ; 
RM = razon de posibilidades
Incerteza = son las propagaciones de errores
Tendencia = tienden a ocurrir errores de mediciones
Correcion = la medida que se toma despues de que se presento el problema
CONCLUSIONES
En este trabajo se intentó ampliar más dentro del conocimiento de algunosinstrumentos de medición y calibración existentes en el ámbito de la medición, así se lograrondisipar algunas dudas de los métodos y formas correctas de medición, todo este informeexplicó lo que hemos aprendido a hacer en el laboratorio, tanto en la parte teórica comopractica
Gracias a este laboratorio logramos entender aún más la importancia que tiene lametrología para la vida industrial y académica porquecon un trabajo minucioso de cadainstrumento de medición se logra crear profesionales que enfrentaran problemáticas de ordencuantitativo con un mayor grado de exactitud.
Histograma
Frecuencia	996	998,1	998,1	1000,1	1000,1	1002,1	1002,1	1004,1	1004,1	1006,1	1006,1	1008	y mayor...	3	17	0	50	0	29	0	1	0	0	0	0	0	Clase
Frecuencia
TD	MEDIA	-1	99	499,5	999,7	2000,9	3001	4002,3	5003,6	6004	7003,7	8004,8	9004,8	1003,6	-1	-1	-0.5	-0.	3	0.9	1	2.2999999999999998	3.6	4	3.7	4.8	4.8	3.6	Lim Sup.	MEDIA	-1	99	499,5	999,7	2000,9	3001	4002,3	5003,6	6004	7003,7	8004,8	9004,8	1003,6	1.9100000000000001	1.5459999999999998	1.9609999999999999	2.8030000000000004	3.8746	3.9529999999999998	5.9589999999999996	7.2379999999999995	7.1457999999999995	7.0590000000000002	8.4589999999999996	8.9943999999999988	7.9	Lim inf	MEDIA	-1	99	499,5	999,7	2000,9	3001	4002,3	5003,6	6004	7003,7	8004,8	9004,8	1003,6	-3.91	-3.5459999999999998	-2.9609999999999999	-3.403	-2.0746000000000002	-1.9529999999999998	-1.359	-3.7999999999999812E-2	0.8542	0000000000007	0.34100000000000019	1.141	0.60559999999999992	-0.69999999999999973