DE MEDICIÓN Introducción
Punto 3: Guarde adecuadamente el calibrador después de usarlo.
2) Medición del radio de una esfera: Se conoce la distancia “a” entre las patas del trípode que es
2.4 Manejo de instrumentos de medición eléctrica Reglas para efectuar mediciones:
1. Al hacer mediciones, es preciso emplear el instrumento que corresponde a la exactitud exigida. 2. Mirar siempre verticalmente sobre el lugar de lectura.
3. Antes de conectar un instrumento deberá verificarse que la alimentación de los circuitos esté interrumpida.
4. Si no es posible el punto anterior, deberá seleccionarse la mayor escala de medición de que disponga el instrumento.
5. Verificar que la conexión del instrumento al sistema tenga la polaridad correcta.
6. Verificar que la sonda de medición o el transductor utilizados sea el correspondiente a la medición que se realiza.
7. Verificar instrumentos de medición regulables repetidas veces respecto a su posición a cero. 8. Verificar en determinados intervalos los instrumentos de medición en cuanto a su exactitud de
medición.
Voltímetro.
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El voltímetro es un aparato que mide la diferencia de potencial entre dos puntos. Para efectuar esta medida se coloca en paralelo entre los puntos cuya diferencia de potencial se desea medir.
La diferencia de potencial se ve afectada por la presencia del voltímetro. Para que este no influya en la medida, debe de desviar la mínima intensidad posible, por lo que la resistencia interna del aparato debe de ser grande.
Como RV es conocida, la medida de la intensidad I, permite obtener la diferencia de potencial. La resistencia serie debe de ser grande, para que la intensidad que circule por el voltímetro sea despreciable. Se puede cambiar de escala sin mas que cambiar la resistencia serie.
Un dispositivo que mide diferencias de potencial recibe el nombre de voltímetro. La diferencia de potencial entre dos puntos cualesquiera en el circuito puede medirse uniendo simplemente las terminales del voltímetro entre estos puntos sin romper el circuito.
La diferencia de potencial en el resistor R2 se mide conectando el voltímetro en paralelo con R2. También en este caso, es necesario observar la polaridad del instrumento. La terminal positiva del voltímetro debe conectarse en el extremo del resistor al potencial más alto, y la terminal negativa al extremo del potencial más bajo del resistor. Un voltímetro ideal tiene resistencia infinita de manera
que no circula corriente a través de él. Esta condición requiere que el voltímetro tenga una resistencia que es muy grande en relación con R2.
En la práctica, si no se cumple esta condición, debe hacerse una corrección respecto de la resistencia conocida del voltímetro.
Voltímetro de bobina móvil. La mayoría de los voltímetros no miden la diferencia de potencial como
tal, sino que toman una pequeña corriente de operación proporcional a aquélla; pueden considerarse por tanto como miliamperímetros de alta resistencia, calibrados en voltios.
En un instrumento de bobina móvil, no es posible hacer la resistencia de la bobina suficientemente grande, por lo que se conecta en serie con la bobina un resistor R de una aleación de alta resistencia, con un coeficiente de temperatura despreciable; a esta resistencia se le llama a veces un resistor de multiplicación o multiplicador, porque permite leer en el instrumento un alto voltaje V, con sólo un bajo voltaje V, aplicado a través de la bobina. Por lo general, el multiplicador se monta dentro de la caja del instrumento, pero puede estar afuera si la gama de medidas es muy grande.
El voltímetro debe tomar solamente una corriente pequeña que no perturbe apreciablemente el circuito donde se conecta. La recíproca de la corriente total es usada a menudo como una medida de ,esta propiedad. En el ejemplo anterior la recíproca es 1/0,015 = 66,7, lo que significa que cualquiera que sea su gama, el voltímetro tiene una resistencia de 66,7 ohm por cada volt marcado en su escala; para instrumentos usados en circuitos de potencia son comunes valores entre 50 y 500 ohm por volt. Frecuentemente se necesitan mayores valores para mediciones en aparatos para corrientes de iluminación, pero entonces el instrumento es necesariamente más delicado y fácil de dañar.
Esta condición requiere que la resistencia del amperímetro sea pequeña comparada con R + R2. Puesto que cualquier amperímetro tiene siempre alguna resistencia, su presencia en el circuito reduce ligeramente la corriente respecto de su valor cuando el amperímetro no está presente.
Amperímetro de bobina móvil. La bobina móvil, teniendo en cuenta su delicada construcción, no
puede conducir más que una pequeña fracción de ampere. Para valores mayores, la mayor parte de la corriente se hace por una derivación, o shunt, de baja resistencia en paralelo con el instrumento. La escala, sin embargo, se calibra generalmente para leer en ella la corriente total IT, aun cuando la corriente I, que pasa por la bobina sea sólo de unos cuantos miliamperios.
El shunt típico, consiste en una o más tiras de aleación de resistencia soldadas a bloques termínales de latón; el cable se atornilla a éstos, suministrándose los tornillos necesarios.
Las tiras se hacen a menudo de manganina que tiene un bajo coeficiente de temperatura. También, aunque no está representado en la figura, es útil conectar un resistor de recarga de coeficientes de temperatura despreciable, en serie con la bobina. De este modo, la distribución de corriente entre el instrumento y la derivación es afectada muy poco por la temperatura.
Otra posible fuente de error se debe a la corriente termoeléctrica establecida en el circuito local por una diferencia de temperatura entre los extremos de la derivación, que podría originarse por un calentamiento desigual de las conexiones con el cable. La manganina es también apropiada en este respecto, debido a su baja FEM termoeléctrica con el latón.
Aunque la resistencia de la derivación para grandes corrientes es menor que para las pequeñas, la potencia absorbida es mayor, debido a que es proporcional al cuadrado de la corriente y a la resistencia. Para corrientes pequeñas la derivación se acomoda por lo general dentro de la caja del instrumento. Para corrientes intensas el gran tamaño necesario para una adecuada disipación del calor hace necesario el montaje externo, lo que tiene la ventaja que el instrumento puede encontrarse lejos de la derivación, incluso en un cuarto separado.
Amperímetros digital y analógico
Amperímetro de Gancho.
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Este instrumento también se utiliza para medir la intensidad de corriente eléctrica, pero a diferencia del amperímetro convencional, no se conecta en serie al circuito, ya que su principio de operación es diferente. Su principio de operación está basado en las Leyes de Ampere y de Faraday.
La ley de Ampere establece que cuando circula una corriente eléctrica por un conductor, existe una circulación de campo magnético a su alrededor, en el caso de un alambre, las líneas de campo magnético son círculos concéntricos cuyo origen se encuentra en el alambre conductor. Entonces, si por el alambre conductor circula una corriente eléctrica alterna, entonces las líneas de campo magnético cambiarán de intensidad y su circulación cambiará de sentido.
La ley de Faraday establece que cuando cambia el flujo de campo magnético a través de la superficie
limitada por un circuito cerrado, entonces se inducirá una FEM en el circuito cerrado y por lo tanto una corriente eléctrica circulará por él.
El amperímetro de gancho está formado por un circuito cerrado, en el cual se introduce el conductor sobre el que se quiere medir la corriente eléctrica, si sobre el conductor circula una corriente alterna, se inducirá una corriente eléctrica sobre el circuito cerrado del amperímetro de gancho y esta corriente eléctrica será proporcional a la corriente eléctrica que circula por el conductor, pudiéndose medir de esa forma la magnitud deseada.
Para utilizar el amperímetro de gancho debe asegurarse que la corriente eléctrica que se quiere medir sea corriente alterna, ya que de lo contrario, si por el conductor circula corriente continua, no habrá variación de flujo magnético a través de la superficie limitada por el circuito del amperímetro de gancho y por lo tanto no habrá FEM inducida y la lectura será 0 A.
También se debe tener cuidado que si se va a medir la corriente en un circuito cerrado, sólo se introduzca un conductor a la vez en el circuito cerrado del amperímetro de gancho, ya que si se introducen dos conductores y por ellos circula corriente eléctrica en sentidos opuestos, entonces las circulaciones de campo magnético tendrán sentidos opuestos y se cancelarán, originando también que la lectura en el amperímetro sea 0 A.
Los ohmetros más comunes son `multímetros’, esto es, instrumentos que por medio de un dial pueden utilizarse para medir la diferencia de potencial, la intensidad de corriente o la resistencia; normalmente pueden preseleccionarse en una gran variedad de rangos de modo que se pueden utilizar ohmetros de laboratorio relativamente baratos para medir resistencias desde fracciones de ohm hasta varios millones de ohm (megaohm). Los ohmetros se utilizan mucho para detección de fallos en circuitos eléctricos. Un ingeniero eléctrico conoce los valores aproximados de resistencia que deben existir entre determinados puntos del circuito y puede comprobarlos fácilmente con el ohmetro.
El instrumento consiste en dos bobínas móviles, fijas entre sí, pero con libertad de girar entre los polos de un imán permanente. Ambas bobinas se alimentan de la pila o batería B, pero mientras que la corriente en la bobina de voltaje V es constante, la que pasa por la bobina de corriente C depende de la resistencia entre las terminales de prueba TT. Aquí no hay resortes o pesas de control; la corriente llega y sale de las bobinas a través de alambres muy delgados que no ejercen una torca apreciable en el sistema móvil.
Las condiciones con las terminales de prueba en circuito abierto, correspondiendo así a una resistencia infinita; entonces no hay corriente en la bobina de corriente por lo que la bobina de voltaje está en libertad de colocarse por sí misma con su eje alineado con los polos. Si se conecta ahora un resistor a las terminales de prueba, la bobina de corriente ejercerá una torca en sentido antirreloj y el índice se moverá en la escala hasta equilibrarse con la torca de control de la bobina de voltaje. Cualquier cambio de la diferencia de potencial en la batería afecta análogamente a las dos bobinas, por lo que la posición del índice no se afecta. Los instrumentos prácticos tienen sistemas especiales de bobinas, diseñados para obtener una escala mejor dividida. Aquellos que se emplean para medir la resistencia de aislamientos necesitan un alto voltaje como fuente de corriente para un funcionamiento satisfactorio; por lo general, funcionan con un generador impulsado a mano.
Ohmetro analógico.
Wattmetro.
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El wattmetro es un instrumento para la medición de la potencia eléctrica, o el índice de la fuente de energía eléctrica a cualquier circuito. El aparato consiste de un par de bobinas fijas, conocidas como bobinas de corriente y una bobina móvil conocida como la bobina de potencial. Puesto que los watts son el producto de volts y de los amperios, un wattmetro consiste en un voltímetro y un amperímetro.
el amperímetro y el voltímetro son vulnerables al sobrecalentamiento –en caso de una sobrecarga, los apuntadores de los aparatos indican más allá de los límites superiores de las escalas- pero en un wattmetro en particular, tanto el circuito de corriente y de potencia pueden sobrecargarse y puede que el apuntador no apunte más allá de media escala. Esto es debido a que la posición del apuntador depende del factor de potencia, del voltaje y la corriente. Entonces, un circuito con un factor de potencia bajo dará una lectura baja en el wattmetro, aún cuando sus dos circuitos estén cargados al máximo límite de seguridad.
Dibujo esquemático de un wattmetro, MN corresponden al circuito de potencia, XY coresponden al circuito de corriente.
Multímetro.
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El multímetro es también conocido como VOM (Voltios, Ohmios, Miliamperímetro), aunque en la
actualidad hay multímetros con capacidad de medir muchas otras magnitudes. (capacitancia, frecuencia, temperatura, etc.).
Hay dos tipos de multímetros: los analógicos y los digitales.
Los multímetros analógicos son fáciles de identificar por una aguja que al moverse sobre una escala indica del valor de la magnitud medida
automáticamente). Algunos tienen en un solo selector central.
El selector de funciones sirve para escoger el tipo de medida que se realizará. Ejemplo: