Presentacion MIC

METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

Ing. Juan José Milón Guzmán, D.Sc.

Dirección de Investigación

El peor desastre es no

haberlo intentado...

Contenido:

Introducción

El Sistema Internacional de Unidades

El Método Científico

Expresión de Incertezas de Medición

Conclusiones

Actividades Universitarias

UNIVERSIDAD

INVESTIGACIÓN

TECNOLÓGICA CIENTÍFICA

EDUCACIÓN

FORMACIÓN

PERSONAL

FORMACIÓN

PROFESIONAL

EXTENSIÓN

ACTUALIZACIÓN

http://www.ucsp.edu.pe/

http://www.ucsp.edu.pe/

Pilares de la Investigación

Investigador Activo:

formación académica,

autoaprendizaje permanente,

generación de conocimientos,

publicación regular.

Investigar:

Realizar actividades intelectuales y experimentales

de modo sistemático con el propósito de aumentar

los conocimientos sobre una determinada materia.

I N T R O D U C C I Ó N

¿Porque Investigar?

Un problema de Raíz

Enseñanza de las ciencias:

o “mera transmisión de conocimientos y la memorización de conceptos”,

el profesor elaboraba contenidos que el alumno recibía pasivamente, muchas veces con indiferencia,

"clase magistral" como paradigma, transmitía una visión de la ciencia muy dogmática, con saberes ya acabados y completos, y una fuerte carga de contenidos memorísticos.

Enseñar ciencias exige relacionar conocimientos relativos tanto a la educación como a las propias disciplinas científicas, de forma integrada y no por separado

Investigar para exigir investigar

Corrigiendo errores


¿diploma de investigador?

aprender descubriendo

es el propio alumno quien aprende por sí mismo si

se le facilitan las herramientas y los procedimientos

necesarios para hacerlo,

El papel de “Orientador”

los alumnos como eje de su propio proceso de

aprendizaje científico.

¿Cuándo empezar a investigar?


¿ Porque Investigar?

Generación de Conocimientos

Biblioteca Nacional

Exportación de producción Científica

Independencia Tecnológica

Participación en la Economía Mundial

Mejora de “Sueldos”

Estatus Socio-económico

Control de la Industria Local


¿ PORQUE Y PARA QUE INVESTIGAR?


Contenido:

Introducción




Conclusiones

-COMERCIO INTERNACIONAL

- A partir del 2025 la CEE no aceptará productos que no estén

dentro de las incertezas estándares y usando el SI.

-CALIDAD DE PRODUCTOS

- Los productos están siendo calificados en función de la

expresión de la incerteza en su medida

-TECNOLOGÍA E INVESTIGACIÓN

- Trabajo técnico-científico experimental sin análisis de

incerteza no tiene validez

- La Tecnología utilizada en Ingeniería se basa en métodos

automatizados de medición

El Sistema Internacional y las Incertezas

Unidades Base E L

S I S T E M A I N T E R N A C I O N A L

Unidad base SI Magnitud base nombre símbolo longitud metro m masa kilogramo kg tiempo segundo s corriente eléctrica amperio A temperatura termodinámica kelvin K cantidad de sustancia mol mol intensidad luminosa candela cd

E L


Unidades Derivadas

• Por razones históricas, contiene un prefijo (kilo).

• Para nombres y los símbolos de múltiplos y submúltiplos decimales deben referirse al gramo "g"

Ejemplo:

10–6 kilogramo = 1 mg (1 miligramo),

Pero no: 1 kg (1 microkilogramo).

E L


El kilogramo

La letra es tipo Romano (vertical).

En general, los símbolos de la unidad se escriben

en minúsculas, excepto "grado Celsius."

Los símbolos de la unidad son inalterados en el

plural.

Los símbolos de la unidad no son seguidos por un

punto, excepto al final de una oración.

E L


Escritura símbolos SI

http://www.gasenergia.com.br/portal/esp/index.jsp?id=3

http://www.gasenergia.com.br/portal/ing/index.jsp?id=2

Álgebra de los Símbolos del Si

N·m ó N m.

m/s ó ó m·s-1

m/s2 ó m·s–2

pero no m/s/s

m·kg/(s3·A) ó m·kg·s–3·A–1

pero no m·kg/s3/A

ni… m·kg/s3·A.

m

s

E L




Reglas para el uso de Prefijos del SI

Romano (vertical) sin espacio entre el símbolo del

prefijo y el símbolo de la unidad

El grupo (símbolo del prefijo y símbolo de la unidad)

constituye un nuevo símbolo

•Ejemplos:

•1 cm3 = (1·10–2 m)3 = 1·10–6 m3

•1 s–1 = (1·10–6 s)–1 = 1·106 s–1

Los prefijos compuestos no se utilizan

•Ejemplo: 1nm pero no 1 mm

Un prefijo nunca se utiliza en el aislamiento.

•Ejemplo: 106/m3 pero no M/m3

E L




Contenido:

Introducción




Conclusiones

Introducción

CONSIDERABLEMENTE DOGMATIZADO EN PASOS O

ETAPAS RÍGIDAS

BÁSICAMENTE…

OBSERVACIÓN (fenómeno en condiciones naturales)

PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA (con posible hipótesis)

probar primero las HIPÓTESIS más simples, no considerar una

hipótesis como totalmente cierta y realizar pruebas experimentales

independientes antes de aceptar un único resultado experimental

importante

EXPERIMENTACIÓN (identificación de variables independientes

y dependientes Variable controlada), debe ser reproducible,

RESULTADOS, confirman o no las hipótesis emitidas

CONCLUSIONES

E L

MÉ T O D O

C I E N T Í F I C O

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

E

INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA

Investigación Científica y Tecnológica

INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA

aclarar aspectos de la ciencia aun no estudiados

Generación de conocimientos

“futuros libros didácticos”

Se llama también “investigación básica”

INVESTIGACIÓN TECNOLÓGICA O APLICADA

solucionar problemas específicos

envuelve verdades e intereses locales,

contribuir a la independencia tecnológica de la región

resolver situaciones reales.

E L

MÉ T O D O


COMO HACER UNA

PROPUESTA DE INVESTIGACIÓN

Propuesta de Investigación

¿Académico o técnico?

Breve pero precisa

Evaluador experto

Vaya directamente al asunto


1. TEMA A ESCOGER

¿Que pretende abordar?

Escoger un tema significa elegir una parte delimitada de un

asunto

establecer límites o restricciones

¿De dónde?

observación de lo cotidiano,

en la vida profesional, en programas de investigación,

en contacto y relación con especialistas,

de investigaciones ya realizadas

estudio de la literatura especializada.

E L

MÉ T O D O



1. ESCOGER EL TITULO

debe reflejar, lo que se desea estudiar

debe definir si es un estudio numérico o

experimental.

palabras claves que definan el tema

RESUMEN

Que se hizo

Como se hizo

Resultados obtenidos

E L

MÉ T O D O


Propuesta de Investigación…

2. INTRODUCCIÓN, PLANTEAMIENTO DEL

PROBLEMA

“el porqué” de la realización de la investigación

identificar las razones de la preferencia por el tema

escogido y su importancia en relación a otros

temas.

¿el tema es relevante?, mencionar las razones

responder que ventajas y beneficios

deberá convencer a quien fuese a leer el proyecto

E L

MÉ T O D O



3. OBJETIVOS

Lo que desea obtener como resultado(s) de su

investigación.

Cada objetivo corresponde a un resultado

importante esperado.

No confundir objetivos con procesos;

evite describir lo que va a hacer, describa lo que

desea lograr.

Evite listas interminables de ―objetivos generales

y específicos

E L

MÉ T O D O



4. MARCO TEÓRICO

conceptos importantes

conocimientos relevantes

No es igual que el levantamiento del estado de arte

E L

MÉ T O D O



5. REVISIÓN DE LITERATURA

¿ quien ya escribió y que ya fue publicado sobre el

asunto?

que aspectos ya fueron abordados?

¿cuales son las lagunas existentes en la literatura?

objetivos:

o determinar el “estado del arte”,

o hacer una revisión teórica,

o hacer una revisión empírica

o revisión histórica.

E L

MÉ T O D O


6. METODOLOGÍA

Cómo vamos a ejecutar la investigación

Explique la metodología particular que utilizará

para el logro de los objetivos,

métodos experimentales o numéricos.

modelo y procedimiento experimental

análisis de las incertezas

E L

MÉ T O D O


7. RESULTADOS ESPERADOS

Los resultados deben concordar con los objetivos

planteados.

En el caso de la investigación científica, los

resultados deben estar orientados a trabajos

anteriores o determinación de conocimiento

respecto al tema estudiado.

E L

MÉ T O D O


8. CONCLUSIONES

Concluir brevemente todo lo que se plantea en la

propuesta y los beneficios obtenidos al ejecutarla.

9. BIBLIOGRAFÍA PRELIMINAR

actualizada para reflejar el estado del arte que haya

reconstruido;

10. CRONOGRAMA

fases del trabajo,

tiempo previsto para cada una de ellas y la manera

en que se encadenan y sincronizan

no prometa demasiado ni sea notoriamente conciso.

E L

MÉ T O D O


11. PRESUPUESTO

formatos especiales

Según la naturaleza de la propuesta, otros ítems

económicos pueden ser añadidos,

Lo que demanda el nivel de la investigación es el

presupuesto

E L

MÉ T O D O


EJECUCIÓN DE LA INVESTIGACIÓN

Ejecución de una Investigación Tecnológica

E L

MÉ T O D O


informes parciales y periódicos de avances

utilizar la metodología planteada

cumplir con los objetivos planteados

No salirse de la línea de investigación

Ejecución de la Investigación Científica

La investigación experimental

Carácter práctico

Planeamiento cuidadoso de los experimentos y

metodología utilizada

Análisis de incertezas

Cuidado con el presupuesto

La investigación numérica

Programa computacional

o usuario

o programador

E L

MÉ T O D O


Aspectos Importantes en la Ejecución de la Investigación Científica

Estado del Arte

Actualización constante

Como se encaja nuestro proyecto

Verificar fuentes de información

Planteamiento del Cronograma detallado

Investigaciones que empiezan con un tema, acaban

con otro, claro está, de la misma área

Cuanto tiempo disponemos ($)

Análisis de Incerteza

E L

MÉ T O D O


PUBLICACIÓN DE UNA INVESTIGACIÓN

CONTENIDO GENERAL

Título

Autores

Resumen

Introducción y/o planteamiento del problema

Marco teórico

Levantamiento del estado del arte

Objetivos

E L

MÉ T O D O


CONTENIDO GENERAL

Alcances

Métodos y materiales (abordaje

experimental/numérico)

Reducción de datos

Resultados y análisis

Conclusiones

Recomendaciones

Referencias bibliográficas

Anexos

E L

MÉ T O D O


Tipos de publicación

Informes Técnicos

Relacionados a investigación tecnológica

No son extensos

Lenguaje acorde con las personas que lo leerán.

Uso del Sistema Internacional

Respetar las reglas de ortografía y gramática

común.

E L

MÉ T O D O


Tipos de publicación

Titulación, disertaciones y tesis

Bachiller

Titulación

Disertación

Tesis

Artículos científicos

Revistas o periódicos científicos

Actas en conferencias, congresos

revisión por pares

E L

MÉ T O D O


Artículos Científicos

Sistema Internacional

Fuentes de texto

Expresiones matemáticas

Notas de pie de pagina

Tablas

Ilustraciones

Referencias bibliográficas

Referencias a trabajos

Cuando se tiene un autor:

…Thome [2] estudió el fenómeno…

Cuando se tiene dos autores:

…Furson y Saudi [12] estudió el fenómeno…

Cuando se tiene más de dos autores:

…Person et al [2] estudió el fenómeno…

Referencias Bibliográficas

[1] M.C. Stephan, C.A. Busse, Analysis of the heat transfer

coefficient of grooved heat pipe evaporator walls,

International Journal of Heat and Mass Transfer 35 (2), 383-

391. 1992.

[2] J.R. Thome, Enhanced Boiling Heat Transfer,

Hemisphere, Washington DC, 1990.

[3] K. Nishikawa, T. Fujita, Nucleate boiling heat transfer

and its augmentation, in: J.P. Hartnett, T.F. Irvine Jr (Eds.),

Advances in Heat Transfer, vol. 20, Academic Press, New

York, pp. 1-82. 1990.

http://www.isiwebofknowledge.com/

Contenido:

Introducción




Conclusiones

Incerteza de medición

Incerteza de medición

ERROR

Diferencia entre el valor verdadero y el valor medido

INCERTEZA DE MEDICIÓN:

- Parámetro asociado al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían ser razonablemente atribuidos al mensurando.

• No hay medidas exactas ,

Incertez…

PRECISIÓN Y EXACTITUD

• precisión - cómo están cercanas están las medidas repetidas el uno al otro.

• exactitud - cómo está cercano un valor medido al valor verdadero.

tirador 1 tirador 2 tirador 3

LAS INCERTEZAS SISTEMÁTICAS

hacen medidas repetidas y éstas presentan aproximadamente la misma incerteza sin razón aparente

Ejemplo: perdida de calor por el cuerpo del termómetro.

LAS INCERTEZAS ALEATORIAS

Son aquellas que hacen que las medidas repetidas presenten valores diferentes.

Por ejemplo, fricción en el instrumento, fluctuaciones electrónicas, fluctuaciones personales, etc.

Incertez…

EN TÉRMINOS DE ESTIMATIVA DE LA CONFIABILIDAD, LOS EXPERIMENTOS SON

DIVIDIDOS EN DOS CATEGORÍAS:

1. EXPERIMENTOS DE VARIAS MUESTRAS

2. EXPERIMENTOS DE UNA ÚNICA MUESTRA

Incertez…

Incertez…

DISTRIBUCIÓN NORMAL O GAUSSIANA

Dónde P es la probabilidad de que en una distribución con promedio µ y desvío estándar σ, el valor de la observación aleatoria sea x.

La media es dada por:

El desvío estándar es dado por:

21

21( )

2

x

P x e

xP x dx

, 1

1

N

i

i

x xN

22 x P x dx

1

22

1

1

N

i

i

x xN

tenemos que la probabilidad de una medida x estar comprendida en un cierto rango de la medida es:

P es el nivel de confianza, n el factor de cobertura.

P(x)

x

2

3s±

n x n

a) n = 1 P = 0.683 2.15:1

b) n = 2 P = 0.954 20:1

c) n = 3 P = 0.997 356:1

Incertez…

2

221

( )2

i

i

x xx x

x x

P x e dx

Ejemplo

medición valor medición valor medición valor medición valor medición valor

1 1,70 21 1,67 41 1,71 61 1,69 81 1,73

2 1,71 22 1,71 42 1,70 62 1,68 82 1,70

3 1,71 23 1,72 43 1,73 63 1,72 83 1,70

4 1,70 24 1,71 44 1,70 64 1,69 84 1,69

5 1,72 25 1,71 45 1,73 65 1,73 85 1,68

6 1,68 26 1,71 46 1,68 66 1,70 86 1,70

7 1,71 27 1,68 47 1,73 67 1,71 87 1,67

8 1,71 28 1,70 48 1,69 68 1,70 88 1,69

9 1,75 29 1,71 49 1,68 69 1,69 89 1,70

10 1,68 30 1,74 50 1,70 70 1,71 90 1,70

11 1,71 31 1,72 51 1,72 71 1,69 91 1,72

12 1,67 32 1,71 52 1,66 72 1,69 92 1,68

13 1,69 33 1,70 53 1,69 73 1,71 93 1,69

14 1,67 34 1,73 54 1,71 74 1,70 94 1,72

15 1,72 35 1,66 55 1,71 75 1,72 95 1,69

16 1,71 36 1,70 56 1,72 76 1,69 96 1,74

17 1,67 37 1,70 57 1,69 77 1,72 97 1,70

18 1,67 38 1,65 58 1,69 78 1,69 98 1,68

19 1,72 39 1,74 59 1,70 79 1,69 99 1,70

20 1,70 40 1,68 60 1,71 80 1,68 100 1,69

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76

Valor observado

Fre

cu

en

cia

datos experimentalespromedio 1,70 km

desvío estándar 0,02 km

Ejemplo

Ejemplo

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76

Valor observado

Fre

cu

en

cia

datos experimentales

Gauss

Ejemplo

Para n = 1, P = 0,683

1

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76

valor observado

frec

uen

cia

Para n = 2, P = 0,954

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76

valor observado

frec

uen

cia

2

Para n = 3, P = 0,997

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

1,64 1,65 1,66 1,67 1,68 1,69 1,70 1,71 1,72 1,73 1,74 1,75 1,76

valor observado

fre

cu

en

cia

3

Para los diferentes valores de n tenemos:

x n x x n

Incertez…

EXPRESIÓN DE LA INCERTEZA EN LA MEDICIÓN

La incerteza experimental es dada por un intervalo donde la media tenga 95,4% de probabilidad de ocurrencia.

Ejemplo: la medida de una temperatura

m m (n 1) ó m

m (n 1)m

Incertez…

PROPAGACIÓN DE INCERTEZAS

Suponga que un resultado R es una función de n variables,

Kleine y Mc Clintock (1953),

1 2 3 nR R(x ,x ,x ,..., x )

2 2 2

2

1 2 n

1 2 n

R R RR x x ... x

x x x

Incertez…

Una persona recorre 10000 ±1 m en 3600 ± 1 s, determinar su velocidad.

Sabemos que substituyendo:

ev

t

2 2

2

2

v vv e t

e t

v 1 v e

e t t t

2 2

2

2

1 ev e t

t t

2 2

2

2

18 7 2

4

1 10000v 1 1

3600 3600

v 7.716 10 5.954 10

v 8.2 10 m s

2.788.210-4 m s (n = 2)

e, m t, s

10000 3600 0.03

1000 360 0.3

100 36 2.95

10 3.6 29.52

v v, %

Incertez…

Incertez…

Aplicando la ecuación de Kleine y Mc Clintock a la definición de promedio:

Supongamos diez medidas de una masa en gramos:

86, 85, 84, 89, 85, 89, 87, 85, 82, 85

la media es: 85,7 g el desvío estándar es: 2,2 g

Entonces el desvío estándar de la media es dado por

m = 85.7 ± 0.7 g (n = 1)

si utilizamos un factor de cobertura n = 2

m = 85.7 ± 1.4 g (n = 2)

xN

Incertez…

INCERTEZA COMBINADA

Para el caso anterior tendríamos:

2 2 2

1 2 nR x x ... x

Para el caso anterior tendríamos:

22 2

sensor amplific transductor

2 2 2

o

T

T 0,05 0,05 0,1

T 0,1 C

Aplicaciones

Rechazo de Datos Experimentales El criterio de Chauvenet

Si la probabilidad de que ése desvío es mayor que el máximo, entonces se rechaza el dato. Para evitar el cálculo continuo de probabilidad se puede utilizar la siguiente tabla

21

21( )

2

x

P x e

max sospechd x x

2maxd1

21 1e

2n 2

Especifica que una lectura puede ser rechazada si la probabilidad de obtener un desvío particular en relación a la media, fuese menor que

1 2 n

dónde n es el número de mediciones realizadas

Rechazo de Datos Experimentales

lectura (n)

Razón del desvío aceptable máximo

para el desvío estándar, maxd

2 1,15

3 1,38

4 1,54

5 1,65

6 1,73

7 1,80

10 1,96

15 2,13

25 2,33

50 2,57

100 2,81

500 3,29

1000 3,48

Rechazo de Datos Experimentales

a) Se mide la variable, un número n veces y se estima

1

1

N

i

i

x xN

y

1

22

1

1 N

i

i

x xN

b) Se calcula el desvío entre cada medida y la media dividiendo por

i id x x

c) usando un número de lecturas n, comparar el valor de id

con maxd

, si

fuera mayor se rechaza el punto y se recalcula x y σ.

NOTA: El criterio debe ser aplicado SÓLO UNA VEZ.

Introducción

Incerteza de Medición

Aplicaciones

Conclusiones

Conclusiones

- CONCIENCIA AL RESPECTO DEL USO DEL SI Y DE

LAS INCERTEZA EN LA EXPRESIÓN DE UNA

MEDIDA

- EL USO DE LA INCERTEZA DE MEDICIÓN DEBE SER

OBLIGATORIA COMO EL USO DEL SI.

- CAMBIO EN ENTIDADES DE ENSEÑANZA

(UNIVERSIDADES, INSTITUTOS, COLEGIOS, ETC.)

GRACIAS

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