06_presentacion MIC.pdf

METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN CIENTFICA

Ing. Juan Jos Miln Guzmn, D.Sc.

Direccin de Investigacin

El peor desastre es no haberlo intentado...

Contenido: Introduccin El Sistema Internacional de Unidades El Mtodo Cientfico Expresin de Incertezas de Medicin Conclusiones

Actividades Universitarias

UNIVERSIDAD

INVESTIGACIN

TECNOLGICA CIENTFICA

EDUCACIN

FORMACIN PERSONAL

FORMACIN PROFESIONAL

EXTENSIN

ACTUALIZACIN

Pilares de la Investigacin

Investigador Activo: formacin acadmica, autoaprendizaje permanente, generacin de conocimientos, publicacin regular.

Investigar: Realizar actividades intelectuales y experimentales

de modo sistemtico con el propsito de aumentar los conocimientos sobre una determinada materia.

I N T R O D U C C I N

Porque Investigar?

Un problema de Raz Enseanza de las ciencias:

o mera transmisin de conocimientos y la memorizacin de conceptos,

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

"clase magistral" como paradigma, transmita una visin de la ciencia muy dogmtica, con saberes ya acabados y completos, y una fuerte carga de contenidos memorsticos.

Ensear ciencias exige relacionar conocimientos relativos tanto a la educacin como a las propias disciplinas cientficas, 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 s 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 cientfico.

Cundo empezar a investigar?


Porque Investigar?

Generacin de Conocimientos Biblioteca Nacional Exportacin de produccin Cientfica

Independencia Tecnolgica

Participacin en la Economa Mundial Mejora de Sueldos Estatus Socio-econmico Control de la Industria Local


PORQUE Y PARA QUE INVESTIGAR?


-COMERCIO INTERNACIONAL

- A partir del 2025 la CEE no aceptar productos que no estn dentro de las incertezas estndares y usando el SI.

-CALIDAD DE PRODUCTOS

- Los productos estn siendo calificados en funcin de la expresin de la incerteza en su medida

-TECNOLOGA E INVESTIGACIN

- Trabajo tcnico-cientfico experimental sin anlisis de incerteza no tiene validez

- La Tecnologa utilizada en Ingeniera se basa en mtodos automatizados de medicin

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 smbolo longitud metro m masa kilogramo kg tiempo segundo s corriente elctrica amperio A temperatura termodinmica kelvin K cantidad de sustancia mol mol intensidad luminosa candela cd

E L


Unidades Derivadas

Por razones histricas, contiene un prefijo (kilo).

Para nombres y los smbolos de mltiplos y submltiplos decimales deben referirse al gramo "g"

Ejemplo:

106 kilogramo = 1 mg (1 miligramo),

Pero no: 1 kg (1 microkilogramo).

E L


El kilogramo

La letra es tipo Romano (vertical). En general, los smbolos de la unidad se escriben

en minsculas, excepto "grado Celsius." Los smbolos de la unidad son inalterados en el

plural. Los smbolos de la unidad no son seguidos por un

punto, excepto al final de una oracin.

E L


Escritura smbolos SI

lgebra de los Smbolos del Si

Nm N m. m/s ms-1 m/s2 ms2

pero no m/s/s

mkg/(s3A) mkgs3A1 pero no mkg/s3/A ni mkg/s3A.

ms

E L


Reglas para el uso de Prefijos del SI

Romano (vertical) sin espacio entre el smbolo del prefijo y el smbolo de la unidad

El grupo (smbolo del prefijo y smbolo de la unidad) constituye un nuevo smbolo

Ejemplos: 1 cm3 = (1102 m)3 = 1106 m3 1 s1 = (1106 s)1 = 1106 s1

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


Introduccin

CONSIDERABLEMENTE DOGMATIZADO EN PASOS O ETAPAS RGIDAS BSICAMENTE

OBSERVACIN (fenmeno en condiciones naturales) PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA (con posible hiptesis) probar primero las HIPTESIS ms simples, no considerar una

hiptesis como totalmente cierta y realizar pruebas experimentales independientes antes de aceptar un nico resultado experimental importante

EXPERIMENTACIN (identificacin de variables independientes y dependientes Variable controlada), debe ser reproducible,

RESULTADOS, confirman o no las hiptesis emitidas CONCLUSIONES

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

INVESTIGACIN CIENTFICA

E

INVESTIGACIN TECNOLGICA

Investigacin Cientfica y Tecnolgica

INVESTIGACIN CIENTFICA aclarar aspectos de la ciencia aun no estudiados Generacin de conocimientos futuros libros didcticos Se llama tambin investigacin bsica

INVESTIGACIN TECNOLGICA O APLICADA solucionar problemas especficos envuelve verdades e intereses locales, contribuir a la independencia tecnolgica de la regin resolver situaciones reales.

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

COMO HACER UNA

PROPUESTA DE INVESTIGACIN

Propuesta de Investigacin

Acadmico o tcnico? 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 lmites o restricciones

De dnde? observacin de lo cotidiano, en la vida profesional, en programas de investigacin, en contacto y relacin con especialistas, de investigaciones ya realizadas estudio de la literatura especializada.

E L

M T O D O

C I E N T F I C O


1. ESCOGER EL TITULO debe reflejar, lo que se desea estudiar debe definir si es un estudio numrico o

experimental. palabras claves que definan el tema

RESUMEN Que se hizo Como se hizo Resultados obtenidos

E L

M T O D O

C I E N T F I C O


2. INTRODUCCIN, PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA el porqu de la realizacin de la investigacin identificar las razones de la preferencia por el tema

escogido y su importancia en relacin a otros temas.

el tema es relevante?, mencionar las razones responder que ventajas y beneficios deber convencer a quien fuese a leer el proyecto

E L

M T O D O

C I E N T F I C O


3. OBJETIVOS Lo que desea obtener como resultado(s) de su

investigacin. 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 especficos

E L

M T O D O

C I E N T F I C O


4. MARCO TERICO conceptos importantes conocimientos relevantes No es igual que el levantamiento del estado de arte

E L

M T O D O

C I E N T F I C O


5. REVISIN DE LITERATURA quien ya escribi 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 revisin terica, o hacer una revisin emprica o revisin histrica.

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

6. METODOLOGA Cmo vamos a ejecutar la investigacin Explique la metodologa particular que utilizar

para el logro de los objetivos, mtodos experimentales o numricos. modelo y procedimiento experimental anlisis de las incertezas

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

7. RESULTADOS ESPERADOS Los resultados deben concordar con los objetivos

planteados. En el caso de la investigacin cientfica, los

resultados deben estar orientados a trabajos anteriores o determinacin de conocimiento respecto al tema estudiado.

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

8. CONCLUSIONES Concluir brevemente todo lo que se plantea en la

propuesta y los beneficios obtenidos al ejecutarla. 9. BIBLIOGRAFA 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

M T O D O

C I E N T F I C O

11. PRESUPUESTO formatos especiales Segn la naturaleza de la propuesta, otros tems

econmicos pueden ser aadidos, Lo que demanda el nivel de la investigacin es el

presupuesto

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

EJECUCIN DE LA INVESTIGACIN

Ejecucin de una Investigacin Tecnolgica

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

informes parciales y peridicos de avances utilizar la metodologa planteada cumplir con los objetivos planteados No salirse de la lnea de investigacin

Ejecucin de la Investigacin Cientfica

La investigacin experimental Carcter prctico Planeamiento cuidadoso de los experimentos y

metodologa utilizada Anlisis de incertezas Cuidado con el presupuesto

La investigacin numrica Programa computacional

o usuario o programador

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

Aspectos Importantes en la Ejecucin de la Investigacin Cientfica

Estado del Arte Actualizacin constante Como se encaja nuestro proyecto Verificar fuentes de informacin

Planteamiento del Cronograma detallado Investigaciones que empiezan con un tema, acaban

con otro, claro est, de la misma rea Cuanto tiempo disponemos ($)

Anlisis de Incerteza

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

PUBLICACIN DE UNA INVESTIGACIN

CONTENIDO GENERAL

Ttulo Autores Resumen Introduccin y/o planteamiento del problema Marco terico Levantamiento del estado del arte Objetivos

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

CONTENIDO GENERAL

Alcances Mtodos y materiales (abordaje

experimental/numrico) Reduccin de datos Resultados y anlisis Conclusiones Recomendaciones Referencias bibliogrficas Anexos

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

Tipos de publicacin

Informes Tcnicos Relacionados a investigacin tecnolgica No son extensos Lenguaje acorde con las personas que lo leern. Uso del Sistema Internacional Respetar las reglas de ortografa y gramtica

comn.

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

Tipos de publicacin

Titulacin, disertaciones y tesis Bachiller Titulacin Disertacin Tesis

Artculos cientficos Revistas o peridicos cientficos Actas en conferencias, congresos revisin por pares

E L

M T O D O

C I E N T F I C O

Artculos Cientficos

Sistema Internacional Fuentes de texto Expresiones matemticas Notas de pie de pagina Tablas Ilustraciones Referencias bibliogrficas

Referencias a trabajos

Cuando se tiene un autor: Thome [2] estudi el fenmeno

Cuando se tiene dos autores: Furson y Saudi [12] estudi el fenmeno

Cuando se tiene ms de dos autores: Person et al [2] estudi el fenmeno

Referencias Bibliogrficas [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.

Incerteza de medicin

Incerteza de medicin ERROR Diferencia entre el valor verdadero y el valor medido

INCERTEZA DE MEDICIN: - Parmetro asociado al resultado de una medicin, que caracteriza la

dispersin de los valores que podran ser razonablemente atribuidos al mensurando.

No hay medidas exactas ,

Incertez

PRECISIN Y EXACTITUD

precisin - cmo estn cercanas estn las medidas repetidas el uno al otro.

exactitud - cmo est cercano un valor medido al valor verdadero.

tirador 1 tirador 2 tirador 3

LAS INCERTEZAS SISTEMTICAS hacen medidas repetidas y stas presentan aproximadamente la misma incerteza sin razn aparente

Ejemplo: perdida de calor por el cuerpo del termmetro.

LAS INCERTEZAS ALEATORIAS Son aquellas que hacen que las medidas repetidas presenten valores diferentes.

Por ejemplo, friccin en el instrumento, fluctuaciones electrnicas, fluctuaciones personales, etc.

Incertez

EN TRMINOS DE ESTIMATIVA DE LA CONFIABILIDAD, LOS EXPERIMENTOS SON

DIVIDIDOS EN DOS CATEGORAS:

1. EXPERIMENTOS DE VARIAS MUESTRAS

2. EXPERIMENTOS DE UNA NICA MUESTRA

Incertez

Incertez

DISTRIBUCIN NORMAL O GAUSSIANA

Dnde P es la probabilidad de que en una distribucin con promedio y desvo estndar , el valor de la observacin aleatoria sea x.

La media es dada por:

El desvo estndar es dado por:

2121( )

2

=

x

P x e

( )xP x dx

= , 1

1=

= N

ii

x xN

( ) ( )22 x P x dx

= ( )122

1

1=

N

ii

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

( )2221( )

2

i

i

x xx x

x x

P x e dx

+

=

Ejemplo medicin valor medicin valor medicin valor medicin valor medicin 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

Frec

uenc

ia

datos experimentalespromedio 1,70 km

desvo estndar 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

Frec

uenc

ia

datos experimentalesGauss

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

uenc

ia

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

uenc

ia

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

frec

uenc

ia

3

Para los diferentes valores de n tenemos:

< < +x n x x n

Incertez

EXPRESIN DE LA INCERTEZA EN LA MEDICIN 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) = mm (n 1)m

=

Incertez

PROPAGACIN DE INCERTEZAS Suponga que un resultado R es una funcin de n variables,

Kleine y Mc Clintock (1953),

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

2 2 22

1 2 n1 2 n

R R RR x x ... xx x x

= + + +

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

Sabemos que substituyendo:

evt

= 2 2

2

2

v vv e te t

v 1 v ee t t t

= +

= =

2 22

2

1 ev e tt t

= +

( )

2 22

2

18 7 2

4

1 10000v 1 13600 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 ecuacin de Kleine y Mc Clintock a la definicin 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 desvo estndar es: 2,2 g

Entonces el desvo estndar 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)

x N

=

Incertez INCERTEZA COMBINADA

Para el caso anterior tendramos:

( ) ( ) ( )2 2 21 2 nR x x ... x = + + +

Para el caso anterior tendramos:

( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )

22 2sensor 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 se desvo es mayor que el mximo, entonces se rechaza el dato. Para evitar el clculo continuo de probabilidad se puede utilizar la siguiente tabla

2121( )

2

=

x

P x e

max sospechd x x=

2maxd1

21 1 e2n 2

=

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

( )1 2 ndnde n es el nmero de mediciones realizadas

Rechazo de Datos Experimentales

lectura (n) Razn del desvo aceptable mximo

para el desvo estndar, 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 nmero n veces y se estima

1

1=

= N

ii

x xN

y ( )122

1

1 Ni

ix x

N

=

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

i id x x=

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

con maxd

, si

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

NOTA: El criterio debe ser aplicado SLO UNA VEZ.

Introduccin Incerteza de Medicin Aplicaciones Conclusiones

Conclusiones

- CONCIENCIA AL RESPECTO DEL USO DEL SI Y DE LAS INCERTEZA EN LA EXPRESIN DE UNA MEDIDA

- EL USO DE LA INCERTEZA DE MEDICIN DEBE SER OBLIGATORIA COMO EL USO DEL SI.

- CAMBIO EN ENTIDADES DE ENSEANZA (UNIVERSIDADES, INSTITUTOS, COLEGIOS, ETC.)

GRACIAS

METODOLOGA DE LA INVESTIGACIN CIENTFICANmero de diapositiva 2Nmero de diapositiva 3Actividades UniversitariasPilares de la InvestigacinNmero de diapositiva 6Nmero de diapositiva 7Nmero de diapositiva 8 Porque Investigar? PORQUE Y PARA QUE INVESTIGAR?Nmero de diapositiva 11Nmero de diapositiva 12Nmero de diapositiva 13Nmero de diapositiva 14Nmero de diapositiva 15Nmero de diapositiva 16lgebra de los Smbolos del Si Reglas para el uso de Prefijos del SINmero de diapositiva 19IntroduccinNmero de diapositiva 21Investigacin Cientfica y TecnolgicaNmero de diapositiva 23Propuesta de InvestigacinPropuesta de InvestigacinPropuesta de InvestigacinPropuesta de InvestigacinPropuesta de InvestigacinPropuesta de InvestigacinPropuesta de InvestigacinNmero de diapositiva 31Nmero de diapositiva 32Nmero de diapositiva 33Nmero de diapositiva 34Nmero de diapositiva 35Ejecucin de una Investigacin TecnolgicaEjecucin de la Investigacin CientficaAspectos Importantes en la Ejecucin de la Investigacin CientficaNmero de diapositiva 39CONTENIDO GENERALCONTENIDO GENERALTipos de publicacinTipos de publicacinArtculos CientficosReferencias a trabajosNmero de diapositiva 46Nmero de diapositiva 47Nmero de diapositiva 48Nmero de diapositiva 49Nmero de diapositiva 50Nmero de diapositiva 51Nmero de diapositiva 52Nmero de diapositiva 53Nmero de diapositiva 54Nmero de diapositiva 55Nmero de diapositiva 56Nmero de diapositiva 57Nmero de diapositiva 58Nmero de diapositiva 59Nmero de diapositiva 60Nmero de diapositiva 61Nmero de diapositiva 62Nmero de diapositiva 63Nmero de diapositiva 64Nmero de diapositiva 65Nmero de diapositiva 66Nmero de diapositiva 67Nmero de diapositiva 68Nmero de diapositiva 69Nmero de diapositiva 70Nmero de diapositiva 71Nmero de diapositiva 72

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