Instrumentos De Mediciones Electricas

Instrumentos De Medición Eléctrica

Introducción El buen funcionamiento de un organismo, una máquina, etc. , dependen en gran medida del funcionamiento combinado de los distintos elementos que lo constituyen; si uno de ellos no realiza correctamente su función, desencadena el mal funcionamiento de todo el sistema y en sectores industriales el paro de la producción implicaría pérdidas considerables en la empresa, por tanto para poder diagnosticar las diferentes anomalías que se muestran, es necesaria la comprobación de ciertas magnitudes características para compararlas con las que se da en el sistema cuando el funcionamiento es el adecuado . Hay muchos métodos e instrumentos diferentes que se emplean para medir la corriente y el voltaje.

Las mediciones de voltaje se efectúan con dispositivos tan variados como voltímetros electromecánicos, voltímetros digitales, osciloscopios y potenciómetros

Objetivo 

Conocer los diversos instrumentos más usados en la industria.



Conocer los principios físicos bajo los cuales funcionan.



Describir dichos instrumentos para introducirnos a posteriori en el curso de medidas eléctricas.

Conceptos Básicos ¿Qué entendemos por medir? Medir es comparar una tomamos como unidad.

medida

determinada

con

otra

que

De acuerdo con la anterior definición, es necesario que las unidades de referencia sean aceptadas de forma general por la comunidad científica internacional y aplicarlas en base a las normas nacionales de cada país.

Tipos de Medidas 

MEDIDAS INDUSTRIALES: Son aquellos que se realizan directamente sobre el montaje o instalación eléctrica . Para realizarlas se necesitan aparatos que sean prácticos , con la posibilidad de ser tanto fijos como portátiles



MEDIDAS DE LABORATORIO: Son aquellas que se realizan en condiciones idóneas y distintas de las ambientales. Se utilizan para verificar el funcionamiento de los aparatos de medida o para el diseño de aparatos y circuitos; estos aparatos suelen tener una mayor precisión que los utilizados en la industria , motivo por le cual son más delicados y costosos .

Cualidades de los Aparatos de Medida 

Podemos decir que un aparato de medida será mejor o peor atendiendo, atendiendo a las siguientes cualidades:



SENSIBILIDAD: Se define como el cociente entre la deviación de la aguja indicadora medida en grados y la variación de la magnitud que se está midiendo. Esta cualidad es específica de los aparatos analógicos.



PRECISIÓN: La precisión de un aparato de medida , está íntimamente relacionada con su calidad. Es más preciso un aparato cuánto más parecido sea el valor indicado a la medida real de dicha magnitud

Cualidades de los Aparatos de Medida 

EXÁCTITUD : Es un concepto parecido al de precisión, pero no igual. Un aparato exacto cuanto más parecido sean el valor medido y el valor real por extensión, un aparato exacto, a su vez preciso, pero un aparato preciso no tiene por qué ser exacto.



FIDELIDAD: Cuando al repetir varias veces la misma medida, el aparato da la misma indicación.



RAPIDEZ: Un aparato es rápido cuando se tiempo.

estabiliza en menos

Las mediciones Eléctricas Se realizan con aparatos especialmente diseñados según la naturaleza de la corriente; es decir, si es alterna, continua o pulsante. Los instrumentos se clasifican por los parámetros de voltaje, tensión e intensidad.

Los Medidores eléctricos Son instrumentos que miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, y la inductancia. La información se da normalmente en una unidad eléctrica estándar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios.

Manejo de los instrumentos La explotación de cualquier instalación eléctrica requiere la medida y control de determinados parámetros eléctricos. Para medir correctamente con cualquier aparato de medida es necesario conocer su forma de conexión y además interpretar los símbolos impresos en el mismo.

Clasificación de los aparatos de medida Los aparatos utilizados en las medidas eléctricas podemos clasificarles según los siguientes criterios:

 Según la forma de presentar la medida 

Según la aplicación



Según la clase de corriente a medir



Según la magnitud eléctrica a medir

 Según el principio de funcionamiento

Según la forma de presentar la medida Ateniendo a este criterio, los aparatos pueden ser: 

Indicadores



Registradores



Contadores

Según la forma de presentar la medida Indicadores  Señalan un valor directamente sobre una escala o una pantalla, en el instante de la medición. Pueden ser de AGUJA (también llamados analógicos) o DIGITALES

Según la forma de presentar la medida Registradores  Mediante una aguja trazan sobre un papel líneas curvas que luego deben ser analizados por el operario. Son muy utilizados en las subestaciones eléctricas.

Según la forma de presentar la medida Contadores  Registran, mediante el uso de números, el valor de la medición. Un ejemplo claro de este caso es el contador de su casa.

Según la aplicación En función de la aplicación que se vaya a dar a los aparatos, se clasifican en:



Aparatos fijos



Aparatos portátiles

Según la aplicación Aparatos fijos  Son los que se construyen para ser colocados en tableros, cuando se desea una indicación permanente de la magnitud que se controla.

Según la aplicación Aparatos Portátiles  Son instrumentos que podemos transportar, mediante el uso de un protector. Se utilizan para hacer medidas en lugares donde se quiera comprobar el valor de la tensión o de la corriente u otra magnitud.

Según la clase de corriente a medir Ateniendo a este criterio, los aparatos pueden ser: 

Aparatos para corriente continua



Aparatos para corriente alterna



Aparatos para corriente continua y alterna

Aparatos para corriente continua Estos aparatos se utilizan para medir en corriente continua, siendo necesario que lleven marcado el borne positivo, para evitar que el dispositivo indicador intente desviarse en sentido contrario al correcto, con lo que se podría dañar el aparato.

Aparatos para corriente alterna Debido a su sistema de medida se utilizarán exclusivamente en corriente alterna, no siendo necesario marcar los bornes.

Aparatos para corriente continua y alterna Son los destinados a efectuar medidas tanto en corriente continua como en alterna. No es necesario que lleven marcado el borne positivo, pues debido al sistema de medida que utilizan, la desviación del índice siempre es en sentido correcto.

Según la magnitud eléctrica a medir MAGINITUD

SIMBOLO

UNIDADES

DESIGNACIÓN

APARATO PARA SU MEDICIÓN

Cantidad de electricidad

Q

Culombio

G

GALVANÓMETRO

Corriente

I

Amperio

A

AMPERÍMETRO

Resistencia

R

Ohmio



OHMETRO, PUENTES

Tensión

U

Voltio

V

VOLTÍMETRO

Potencia

P

Vatio

W

VATÍMETRO

Energía

E

Joules

J

CONTADOR DE ENERGÍA

Capacidad

C

Faradio

F

CAPACÍMETRO

Frecuencia

f

Hertzio

Hz

FRECUENCÍMETRO

Factor de potencia

Cos 

----------

Cos 

FASÍMETRO

Emitancia luminosa

lx

lux

LUXÓMETRO

Según el principio de funcionamiento Todos los elementos de medida tienen unos elementos fijos y uno móvil rotatorio entre los cuales se manifiesta un par que hace girar el elemento móvil, cuyo ángulo de giro depende de la magnitud que se mide. Solidario con el elemento móvil se tiene una aguja cuyo índice se mueve delante de una escala sobre la que se efectúa la lectura. El par motor depende del principio funcional del aparato de medida y así, tendremos: 

Aparatos térmicos



Aparatos de hierro móvil



Aparatos de bobina móvil



Aparatos de inducción



Aparatos electrostáticos



Aparatos electrodinámico

Según el principio de funcionamiento Aparatos térmicos  Consta, esencialmente, de un órgano bimetálico, que es calentado por la corriente a medir. La deformación que experimenta dicho órgano, se aprovecha para la medición . Se pueden utilizar para corriente continua y para corriente alterna. Aplicaciones; preferentemente como amperímetro.

Según el principio de funcionamiento Aparatos de hierro móvil  Está constituido por uno o varios órganos giratorios de hierro, en el interior de una bobina de campo fija y que son desviados por efectos electromagnéticos al pasar la corriente por la bobina. Se utilizan para corriente continua y alterna. Aplicaciones: amperímetro, voltímetro.

Según el principio de funcionamiento Aparatos de bobina móvil  Constan de un imán permanente fijo y una o varias bobinas giratorias que son desviadas por efecto electromagnético durante el paso de la corriente. Sólo se utilizan para corriente continua. Aplicación: amperímetro, voltímetro, ohmiómetro

Según el principio de funcionamiento Aparatos electrostáticos  Consta de electrodos fijos y uno o más contraelectrodos móviles que, al aplicar la tensión son desviados electrostáticamente. Pueden utilizarse para corriente continua y para corriente alterna. Aplicaciones: como voltímetro.

Según el principio de funcionamiento Aparatos electrodinámico  Consta de una o más bobinas fijas con núcleo de aire, y una o más bobinas giratorias, que son desviadas por efecto electrodinámico, al pasar la corriente por las bobinas fijas .

 Una variante de éste es el sistema de medida ferrodinámico, en el que el campo magnético se halla principalmente en el hierro. Se utilizan para corriente continua y alterna. Aplicaciones: vatímetro.

Naturaleza de la corriente

Aparatos básicos de medida

Medida de cantidad de electricidad . Galvanómetro  Un galvanómetro es un dispositivo electromecánico en el cual se produce un par útil como resultado de la interacción entre una corriente eléctrica, que pasa por la bobina del instrumento y del campo magnético existente en el medio ambiente de la bobina.

FUNCION

SU USO

UTILIDAD

• Al estar la bobina sumergida en el interior de un campo magnético uniforme, creado por el imán fijo, cuando circula corriente por ella, se produce un par de fuerzas sobre la bobina que hace que rote, arrastrando consigo a la aguja unida a su eje. La aguja se mueve e indica en una escala, la intensidad de corriente que atraviesa la bobina. El resorte espiral permite que la aguja vuelva a su posición original, una vez que se interrumpe el paso de la corriente.

• Es un aparato que se emplea para indicar el paso de corriente eléctrica por un circuito y para la medida precisa de su intensidad. • Se basa en los efectos magnéticos o térmicos causados por el paso de la corriente. • Constituye el principal componente utilizado en la construcción de amperímetros y voltímetros dada la característica esencial de un tipo común, conocido como GALVANÓMETRO D`ARSONVAL

• En equipos de posicionamiento. En equipos servo mecánicos. Para indicarnos la intensidad sonora de un equipo de música. Para calibrar la corriente eléctrica de los vehículos de motor..

Medida de corrientes eléctricas. Amperímetros Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético.

FUNCION

• Conectarlo en serie con el circuito. • La corriente debe ser menor que la escala del Amperímetro. • Debe ser inicialmente ajustado en cero. • Es mas exacta cuando las medidas que se toman están intermedias a la escala del instrumento. • Nunca se debe conectar un Amperímetro con un circuito que este energizado. • Conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento.

SU USO

UTILIDAD

• El amperímetro de C.C puede medir C.A rectificando la corriente, esta función se puede destacar en un Multímetro. • En términos básicos el Amperímetro es un simple Galvanómetro con una resistencia paralela llamada Shunt.

Medida de tensión. Voltímetros Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Mega voltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el mili voltio (m V) y el micro voltio. Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella.

AMPLIACION DE LA ESCALA

USO

UTILIDAD

• El procedimiento de variar la escala de medición de dicho instrumento es cambiándole el valor de la resistencia Rm por otro de mayor Ohmeaje, en este caso.

• Conectarlo en paralelo con el circuito, tomando en cuenta la polaridad si es C.C. • Se debe tener un aproximado de tensión a medir con el fin de usar el voltímetro apropiado • Debe ser inicialmente ajustado en cero.

• Conocer en todo momento la tensión de una fuente o de una parte de un circuito , es decir detectar alzas y bajas de tensión.

Medida de resistencia . Ohmimetro Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios cuando se cortocircuitan los terminales. En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala. Generalmente, estos instrumentos se venden en forma de Multímetro el cual es la combinación del amperímetro, el voltímetro y el Ohmímetro juntos.

USO

UTILIDAD

• La resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan mediciones inexactas. • Se debe ajustar a cero para evitar mediciones erráticas gracias a la falta de carga de la batería. En este caso, se debería de cambiar la misma • Al terminar de usarlo, es más seguro quitar la batería que dejarla, pues al dejar encendido el instrumento, la batería se puede descargar totalmente

• Su principal utilidad consiste en conocer el valor Óhmico de una resistencia desconocida y de esta forma, medir la continuidad de un conductor y por supuesto detectar averías en circuitos desconocidos dentro los equipos.

Medida de la potencia activa. Vatímetros El vatímetro es el dispositivo que permite realizar la medición de los vatios que hay en una corriente de electricidad. Vatio, también conocido como watt, es la unidad de medida que equivale a un julio por segundo y que se emplea para medir la potencia.

Hay que ser conscientes de que fundamentalmente existen dos tipos de vatímetros fundamentalmente: vatímetro análogo y el vatímetro digital. La potencia dada por un receptor en corriente continua se determina fácilmente aplicando la expresión P = UI, con lo que se obtiene su valor en vatios.

• Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los vatímetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.

FUNCIÓN

• Es un instrumento que realiza solo las funciones combinadas del amperímetro y voltímetro y señala directamente la potencia real (resistiva). • El vatímetro esta provisto de cuatro bornes, dos correspondientes al amperímetro y dos al voltímetro. • Se debe destacar que un wattimetro siempre medirá potencia real, potencia consumida por la carga. • Determinación del consumo energético de aparatos e instalaciones eléctricas • - Medición del requerimiento de corriente máximo y mínimo • - Análisis de armónicos del factor potencial de condensadores de mando, motores y mecanismos con velocidad cambiante y circuitos de conmutación de luz e iluminación

USO

UTILIDAD

Normas internacionales en la simbología eléctrica Como a día de hoy no existe una única norma, a continuación se muestran los principales estándares internacionales utilizados en la documentación gráfica de los símbolos eléctricos. Estas normas formalizan el uso de los símbolos gráficos y las reglas generales del sistema alfanumérico a seguir para identificar aparatos, diseñar esquemas de circuitos y montaje de instalaciones, dispositivos y aparatos eléctricos y electrónicos.

Normas internacionales en la simbología eléctrica DIN – Deutsches Institut für Normung - Instituto alemán de normalización. Organismo nacional de normalización de Alemania con sede en Berlín. También se interpreta DIN con Deustches Industrie Norm Normalización para la industria alemana. ANSI – American National Standards Institute - Instituto Nacional Estadounidense de Estándares. Organización que supervisa el desarrollo de estándares para productos, procesos, servicios y sistemas en EEUU

IEC – INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION - Comisión Electrotécnica Internacional. Organización internacional de normalización en los campos eléctrico, electrónico y tecnologías afines IEEE – Institute of Electrical and Electronics Engineers -El Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos

Simbología eléctrica

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