1. Nombre del Curso Metrología e Instrumentación

Transcripción

1 Programa reconocido como sustancimente Equivente por el Canadian Engineering Acreditation Board (CEAB) PROGRAMA DEL CURSO Bachillerato y Licenciatura en Ingeniería Mecánica 1. Nombre del Curso Metrología e Instrumentación 2. Sigla IM Profesores Teoría: Grupo 001: Ing.Raziel Farid Sanabria Sandí Laboratorio: Grupo 051:Ing. Leonora de Lemos Medina Grupos 052 y 053: Ing. Rubén Madrig Conej 4. Número de créditos 3 5. Requisitos IM-0203 Dibujo II II-0305 Probabilidad y estadística I 6. Ciclo y año I Horario 7.1 Horas de teoría 2 por semana (Aula: 111 IN, K: 11:00 h a 12:50 h) 7.2 Horas de laboratorio 4 por semana (Grupo 051 M: 13:00 h a 16:50 h, Grupo 053 J: 13:00 h a 16:50 h y Grupo 052 V: 7:00 h a 10:50 h), Tler de la Escuela de Ingeniería Mecánica 7.3 Horas de consulta 1horas por semana (K: 10:00 h a 11:00 h). También se atenderán consultas vía telefónica

2 Programa reconocido como sustancimente Equivente por el Canadian Engineering Acreditation Board (CEAB) Móvil: o correo electrónico: razielfarid@me.com. 8. JUSTIFICACIÓN DEL CURSO La Metrología, como ciencia de las mediciones, se ha convertido en un campo de acción trascendent en la ingeniería actu. Esto se debe a la necesidad de garantizar cidad en las mediciones, ya sea para demostrar intercambiabilidad de piezas, verificación de disposiciones leges, competencia técnica en Sistemas de Gestión de la Cidad y cuquier otro aspecto relacionado con mediciones adecuadas. Es por ello que se hace necesario establecer sistemas de medición para aquellas mediciones técnicamente relevantes y comprender la importancia del control metrológico de los mismos. En este curso se tratará el tema de las mediciones en las principes magnitudes físicas utilizadas en ingeniería, así como, los instrumentos de medición típicos. Se estudiará a fondo el tema de estimación de la incertidumbre y la forma en que ésta debe reportarse. También se estudiará el tema de análisis de datos y presentarlos de una forma aceptable en los informes. Del estudiante se espera que: Esté puntu y cuide de la mejor forma el equipo de laboratorio. Sus informes estén hechos de la mejor manera y en computadora siguiendo los formatos dados en el curso. Esté claro qué es lo que se debe reizar el día de la práctica y cuáles son los datos que debe llevarse terminar el laboratorio. En el laboratorio siempre se trabajará en grupos de 3 ó 4 estudiantes, por lo que el estudiante debe colaborar con sus compañeros, para ser lo más eficiente posible. 9. OBJETIVO GENERAL Que el estudiante comprenda la importancia de hacer mediciones adecuadas, tomando en cuenta el cance de los instrumentos y el manejo de incertidumbres, para una adecuada presentación de los datos y resultados, así como un análisis fundamentado de los mismos. 10. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

3 Programa reconocido como sustancimente Equivente por el Canadian Engineering Acreditation Board (CEAB) Identificar el funcionamiento adecuado de instrumentos de medición utilizados en ingeniería mecánica. Establecer la importancia de las incertidumbres para marcar el límite de los resultados. Presentar informes técnicos escritos y ores en forma aceptable. Anizar datos y resultados fundamentado en la teoría con el fin de dar conclusiones aceptables. 11. CONTENIDOS DEL CURSO Y CRONOGRAMA SEMANA TEORÍA LABORATORIO INTRODUCCIÓN A LA METROLOGÍA - Presentación del curso - Antecedentes históricos de la Metrología - Áreas de la Metrología - Estructura organizacion de la Metrología a nivel mundi - Sistema Internacion de Unidades (SI) INTODUCCIÓN A LA METROLOGÍA - Vocabulario Internacion de Metrología (VIM) - Trazabilidad metrológica Presentación del laboratorio, indicaciones generes y formato de informes SEMANA SANTA APLICACIONES ESTADÍSTICAS EN METROLOGÍA - Condiciones de repetibilidad y reproducibilidad - Análisis de datos: Normidad de datos, datos anómos, homogeneidad de varianzas Análisis de varianza (ANOVA) APLICACIONES ESTADÍSTICAS EN METROLOGÍA - Técnica R&r: desviación estándar mancomunada, varianza interanista, varianza de repetibilidad y varianza de reproducibilidad. - Práctica ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE - Definición del mensurando - Función de medición - Identificación de fuentes de incertidumbre - Cuantificación y reducción de incertidumbres por los métodos de evuación Tipo A y Tipo B. - Teorema del Límite Centr - Incertidumbre expandida Práctica 1. Análisis estadístico práctica 1 Práctica 2. Cibración de instrumentos de medida de dimension

4 Programa reconocido como sustancimente Equivente por el Canadian Engineering Acreditation Board (CEAB) SEMANA TEORÍA LABORATORIO ESTIMACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE - Incertidumbre expandida cuando no se cumple el teorema del límite centr. - Ejemplo de estimación de incertidumbres METROLOGÍA DIMENSIONAL - Antecedentes históricos de la Metrología Dimension - Patrones de medida en Metrología Dimension - Instrumentos de medida típicos en Metrología Dimension: Cibradores vernier, micrómetros, cintas métricas, bloques patrón. - Cibración de instrumentos en Metrología Dimension y su respectiva incertidumbre de medida. TEMPERATURA - Antecedentes históricos en la medición de Temperatura. - Patrones e instrumentos de medida en Temperatura. - Termometría basada en expansión térmica. - Termometría basada en resistencia eléctrica. - Instrumentación: termopares, termistores y pirómetros - Cibración de sensores de temperatura y su respectiva estimación de incertidumbre de medida. PRESION práctica 2 Práctica 3. Medición de temperatura Antecedentes históricos en la medición de Presión. - Descripción física y metrológica de la Presión. - Tipos de presión: atmosférica, absoluta, diferenci, manométrica, de vacío; en medio hidráulico y neumático. - Unidades de medida de Presión. - Patrones de medida e instrumentos de medida de presión. - Determinación de la aceleración de la gravedad. - Cibración de patrones e instrumentos de medida en Presión. práctica 3 Primer Parci (Sábado 14 de mayo: 8:00 am) MASAS Evolución del desarrollo del patrón del kilogramo. - Banza de Watt y Proyecto de Avogadro Internacion. - Diseminación del kilogramo. - Clasificación y características de las pesas según su exactitud de acuerdo con la Organización Internacion de Metrología Leg (OIML). - Métodos de cibración de patrones de masa: comparación simple, doble sustitución, doble comparación, métodos matricies. INSTRUMENTOS DE PESAJE - Clasificación de los instrumentos de pesaje de acuerdo con la OIML R Cuidados y recomendaciones para la manipulación y montaje de los instrumentos de pesaje. - Cibración de instrumentos de pesaje de acuerdo con la Guía para la Cibración de Instrumentos de Pesaje No Automático del SIM. - Estimación de la incertidumbre en la cibración de instrumentos de pesaje. Práctica 4. Cibración de manómetros práctica 4

5 Programa reconocido como sustancimente Equivente por el Canadian Engineering Acreditation Board (CEAB) SEMANA TEORÍA LABORATORIO VOLUMEN - Métodos para medición de volumen: comparación volumétrica, método geométrico, método gravimétrico - Cristería de laboratorio: matraces, pipetas, cilindros graduados, erlenmeyers, beakers, buretas y micropipetas - Cibración de recipientes volumétricos por el método gravimétrico. - Estimación de incertidumbre en la cibración de recipientes volumétricos. VALIDACION DE METODOS DE MEDICION - Tipos de métodos de medición: normizados, no normizados y desarrollados por el laboratorio. - Importancia de la vidación de un método de cibración o medición. - Etapas del proceso de vidación. CONTROL DE LA CALIDAD EN MEDICIONES - Importancia del control de la cidad en las mediciones - Cartas de control de medias y de rangos. APLICACIONES PARTICULARES DE LA METROLOGIA - Magnitud Tiempo: unidad de tiempo, TAI, UT1, UTC, segundo intercar, Circular T. - Metrología Química: unidad del mol, materies de referencia certificados. - Unidades de corriente eléctrica y su reización a nivel primario: efecto Hl Cuántico, efecto Josephson Alterno y capacitor de Thomson-Lampard. - Densidad: escas de densidad, patrones de densidad, método de Cuckow para la cibración de densímetros de inmersión. - Inspección vehicular: cibración de ineadores paso, frenómetros, anizadores de gases, opacímetros e instrumentos para verificación de taxímetros. Nivelación - Segundo examen parci (Martes 5 de julio1:00 pm) - Exposiciones fines (Viernes 8 de julio8:00 am) Práctica 5. Cibración de instrumentos de pesaje práctica 5 Práctica 6. Cibración de un matraz prácticas 6 Nivelación Las fechas correspondientes a las prácticas de laboratorio pueden ser modificadas (adelantadas o atrasadas) por la profesora encargada con el fin de dar cumplimiento a todas las actividades del semestre. Es responsabilidad del estudiante estar atento respecto y mantener una buena comunicación con la profesora encargada.

6 Programa reconocido como sustancimente Equivente por el Canadian Engineering Acreditation Board (CEAB) 12. ACTIVIDADES DEL CURSO El profesor utilizará las clases de teoría para explicar los diferentes tópicos que luego son evuados en los laboratorios y cuquier aspecto de importancia que se considere necesario para la adecuada comprensión de los contenidos. Es muy importante que los estudiantes asistan a todas las clases ya que lo que se ve en la teoría se evúa en el experimento que se reizará en el laboratorio. La asistencia a las clases de laboratorio es obligatoria, por lo que una ausencia a una clase de laboratorio se penizará en la nota fin del curso. Debe entenderse que llegar tarde 15 minutos y perderse la introducción laboratorio es ausentarse. Los laboratorios no se reponen, una vez iniciada la clase se dan las instrucciones y se procederá a trabajar. Se presentarán informes formes por cada práctica reizada según lo indique la profesora del laboratorio. Se harán en parejas y se entregarán en el siguiente laboratorio. Deben ser trabajos formes siguiendo el formato de presentación establecido para el curso por el profesor del laboratorio. El profesor del laboratorio podrá reizar cuquier modificación a las fechas propuestas para las prácticas de laboratorio según el desarrollo del curso. El estudiante elaborará un trabajo de investigación en grupos de acuerdo como lo establezca el profesor de teoría. El proyecto debe tener objetivos claros, bien desarrollados y con conclusiones concretas. La presentación de cada proyecto se reizará en las últimas semanas del curso y deberá ir acompañado de un informe escrito form y una presentación or form en la cu se recomienda el uso de herramientas audiovisues. Se asignarán tareas para reforzar gunos puntos vistos en clases. Las tareas son de carácter individu y deberán entregarse el día estipulado por el profesor. Bajo ninguna circunstancia se recibirán tareas tardías. En caso que el estudiante se vea imposibilitado en presentar la tarea el día correspondiente, debe enviarla con otra persona de lo contrario perderá el vor respectivo en su nota.

7 Programa reconocido como sustancimente Equivente por el Canadian Engineering Acreditation Board (CEAB) Se reizarán dos exámenes parcies, en los cues el estudiante demostrará que los objetivos del curso se han cumplido. Se evuará tanto lo visto en clase, como las lecturas recomendadas y las prácticas de laboratorio. No se reizarán reposiciones a los exámenes parcies bajo ninguna circunstancia, svo especimente particulares. En caso que el estudiante presente problemas de sud está en la obligación de presentar el respectivo dictamen médico en los cinco días hábiles después de aplicada la prueba para optar por la reposición. En cuquier caso, el profesor se reserva el derecho de aplicar la prueba de reposición. La evuación del curso quedará ponderada de la siguiente forma Primer Examen Parci: 20 % Segundo Examen Parci: 20 % Tareas: 15 % Proyecto: 15 % Laboratorio: 30 % (6 % en exposiciones y 24 % en informes) La nota fin estará en la esca de 0,0 a 10,0 redondeada a los múltiplos discretos de 0,5 más cercanos de acuerdo con la regla de Einstein. En caso que el estudiante obtenga una nota menor a 7,0 pero mayor o igu a 6,0; el mismo tendrá derecho a un examen de ampliación en el cu se evuará toda la materia del curso incluyendo tanto la teoría como el laboratorio. El profesor se comprometerá a avisar mediante correo electrónico estudiante que así lo requieracinco días antes de su aplicación. El examen de ampliación se aprobará con una nota mayor o igu a 7, BIBLIOGRAFÍA Arias, R. y Mdodano J. (2002). Determinación de la incertidumbre de medición del volumen de patrones volumétricos, determinado a partir del método de pesado de doble sustitución. México: Centro Nacion de Metrología (CENAM).

8 Programa reconocido como sustancimente Equivente por el Canadian Engineering Acreditation Board (CEAB) Becerra Santiago, L. y Nava Martínez, J. (2004). Incertidumbre en la cibración de pesas por el método ABBA. México: Centro Nacion de Metrología (CENAM). DKD (Editor). (2002). Guide for volume determination within the scope of reference measurement procedures in medic reference measurement laboratories Part 1: Cibration liquid water.alemania: DKD. Flack, D.(2001). Clipers and Micrometers.ReinoUnido: Nation Physic Laboratory (NPL). Guía para la cibración de los intrumentos para pesar de funcionamiento no automático. (2009). Sistema Interamericano de Metrología (SIM). Holman, J. (1990). Métodos experimentes para ingenieros. México: McGraw Hill. INTE-ISO :2006 Exactitud (veracidad y precisión) de resultados y métodos de medición Parte 2: método básico para la determinación de la repetibilidad y la reproducibilidad de un método de medición normizado. (2006). Costa Rica: Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica (INTECO). INTE-ISO/IEC 17025:2005: Requisitos generes para la competencia de los laboratorios de ensayo y cibración. (2005). Costa Rica: Instituto de Normas Técnicas de Costa Rica (INTECO). JCGM 100:2008 Evuation of Measurement Data - Guide to the Expression of Uncertainty in Measurements (GUM). (2008). Francia: Bureau Internation des Poids et Mesures (BIPM). JCGM 200:2008 Vocabulario Internacion de Metrología Conceptos fundamentes y generes, y términos asociados (VIM). (2008). Sistema Interamericano de Metrología (SIM).

9 Programa reconocido como sustancimente Equivente por el Canadian Engineering Acreditation Board (CEAB) Kochsiek, M. y Gläser, M. (2000). ComprehensiveMassMetrology. Alemania: Wiley-Vch. La Guía Metas (Editora).(2007, enero 1). Correciones de Medición de Volumen por Método Gravimétrico. México: La Guía Metas. Muñoz y Rojas, J. Metrología e Instrumentación, manu de laboratorio. (2004). Costa Rica: Editori UCR. OIML R 76-1 Edition 2006 (E) Internation Recommendation. Non-automatic Weighing Instruments Part 1: Metrologic and technic requirements Tests. (2006). Francia: Internation Organization of Leg Metrology (OIML). OIML R111-1 Edition 2004 (E) Internation Recommendation.Weights of Classes E 1, E 2, F 1, F 2, M 1, M 1-2, M 2, M 2-3, M3, Part 1: Metrologic and technic requirements.(2004). Francia: Internation Organization of Leg Metrology (OIML). Schmid, W. y Lazos Martínez, R. (2000). Guía para estimar la incertidumbre de la medición. México: Centro Nacion de Metrología (CENAM). The Internation System of Units (SI).(2006). Francia: Bureau Internation des Poids et Mesures (BIPM). Wpole, R.; Myers, R.; Myers, S. y Ye, K. (2007). Probabilidad & Estadística para ingeniería y ciencias. México. Pearson Educación.