Medidas eléctricas en las instalaciones

Medidas eléctricas en las instalaciones de baja tensión5

Introducción Magnitud Símbolo Unidad S. Giorgi Aparato para su Denomi- Sím- mediciónEl buen funcionamiento de un organismo, una máquina, nación boloetc., depende en gran medida del funcionamiento combi- Cantidad de Galvanó-nado de los distintos elementos que lo constituyen; si uno de Q Culombio C electricidad metroéstos no realiza correctamente su función, desencadena elmal funcionamiento de todo el sistema. En principio, las Amperí- Corriente I Amperio A metroanomalías se intuyen, pero para poder demostrarlas es ne-cesaria la comprobación de algunas magnitudes caracte- Óhmetro, Resistencia R Ohmio Ωrísticas para compararlas con las que se dan en el sistema puentescuando el funcionamiento es el adecuado. Tensión U Voltio V VoltímetroEn las instalaciones eléctricas, también es necesario evaluar Potencia P Vatio W Vatímetroo medir algunos parámetros o magnitudes del circuito eléc-trico, en especial las estudiadas en la Unidad 3, como son Contador Energía E Julio J de energíala intensidad de corriente, la tensión eléctrica, la resistenciaeléctrica, la potencia eléctrica o la energía eléctrica. Estas Capací- Capacidad C Faradio Fmagnitudes nos van a indicar el buen funcionamiento de la metroinstalación o posibles problemas. Frecuencí- Frecuencia f Hertzio HzEn lo que se refiere a la seguridad de los elementos que metroconstituyen la instalación y de las personas que la utilizan, Factor Fasímetro cos ϕ ------- cos ϕhan de conocerse otros parámetros importantes, como pue- de potenciaden ser: la resistencia de tierra, la resistencia de aislamien-to, la sensibilidad de los aparatos de protección, los tiem- Tabla 5.1. Magnitudes eléctricas del Sistema Internacional.pos de disparo, etcétera.En esta Unidad, vamos a hacer un recorrido por la reali- siglo XX se fueron unificando estos patrones de medidas porzación de las distintas medidas, así como por los aspectos la Comisión Internacional de Pesas y Medidas, que estruc-más importantes a tener en cuenta para su valoración. Se turaron el Sistema Internacional de Medidas, más conocidohará de una forma exclusivamente práctica, obviando los como Sistema GIORGI.aspectos correspondientes a la constitución interna de losaparatos de medida, ya que éstos se estudiarán en el mó- En la Tabla 5.1, se recogen las magnitudes más importan-dulo de Electrotecnia. El estudio y realización de las medi- tes que podemos encontrar en un circuito eléctrico.das de otros parámetros importantes para la instalación se En el campo de las medidas eléctricas hay que distinguirabordará en la Unidad correspondiente, ya que se necesi- dos tipos de medidas: medidas de tipo industrial y medi-tan otros conocimientos previos para su correcta compren- das de laboratorio.sión. • Medidas industriales: son aquellas que se reali- zan directamente sobre el montaje o instalación eléc- trica. Para realizarlas se necesitan aparatos que sean 5.1 Concepto de medida prácticos, con la posibilidad de ser tanto fijos como portátiles. • Medidas de laboratorio: son aquellas que se rea- Medir es comparar una medida determinada con otra lizan en condiciones idóneas y distintas de las ambien- que tomamos como unidad. tales. Se utilizan para verificar el funcionamiento de los 105 aparatos de medida o para el diseño de aparatos y cir-De acuerdo con la anterior definición, es necesario que las cuitos; estos aparatos suelen tener una mayor precisiónunidades de referencia sean aceptadas de forma general que los utilizados en la industria, motivo por el cual sonpor la comunidad científica internacional. A principios del más delicados y costosos.

• Personales: los que dependen de la pericia o ha- 5.2 Cualidades de los aparatos bilidad del operador al realizar la medida; por ejem- de medida plo, la colocación de éste en la lectura. • Instrumentales: son los causados por el desgas- Podemos decir que un aparato de medida será mejor o te de las piezas del aparato, o bien por el desgaste peor, atendiendo a las siguientes cualidades: de la pila o batería que alimenta dicho aparato. a) Sensibilidad: se define como el cociente entre la des- b) Accidentales: se producen de una forma aleatoria. viación de la aguja indicadora medida en grados y la No se pueden clasificar dada su gran variedad; aun así, variación de la magnitud que se está midiendo. Esta cua- no son de gran importancia en las medidas eléctricas. lidad es específica de los aparatos analógicos. Cada vez que realicemos una medida, debemos evitar des- b) Precisión: la precisión de un aparato de medida, está confiar del valor obtenido, pero también razonar si el re- íntimamente relacionada con su calidad. Es más preci- sultado está en relación con el valor que preveíamos o no so un aparato cuanto más parecido sea el valor indica- se corresponde con éste. En caso de que exista gran dife- do a la medida real de dicha magnitud. rencia, hemos de pensar que algo raro ocurre y hacer las c) Exactitud: es un concepto parecido al de precisión, comprobaciones necesarias. pero no igual. Un aparato es más exacto cuanto más Entre todos los errores que se pueden cometer al realizar parecidos sean el valor medido y el valor real por ex- una medida, se encuentran los causados por el operario tensión, un aparato exacto es, a su vez, preciso, pero que la realiza. Se suelen cometer con frecuencia, pero son un aparato preciso no tiene por qué ser exacto. fáciles de eliminar siendo metódicos. Estos son: d) Fidelidad: cuando al repetir varias veces la misma me- a) Errores de cero: Se dan cuando al iniciar la medida dida, el aparato da la misma indicación. no hemos prestado la suficiente atención a la posición e) Rapidez: un aparato es rápido cuando se estabiliza del índice (aguja indicadora). Antes de medir, es con- en menos tiempo. veniente calibrar con el tornillo de ajuste la aguja a cero. b) Error de paralaje: ocurre cuando el operario no en- cara de forma perpendicular la escala del aparato. Se corrige haciendo coincidir la aguja con su proyección 5.3 Errores en la medida sobre la escala. Algunos aparatos suelen incorporar un espejo sobre la escala para facilitar esta tarea. Al realizar medidas, los resultados obtenidos pueden verse Estos errores no se suelen dar en los aparatos digitales. Por afectados. El resultado lleva implícito la posibilidad de errar otro lado, es conveniente conocer la calidad y precisión de en la lectura, por ello es necesario conocer con profundidad los aparatos de medida, de ahí que estudiemos los si- como se cometen los errores, para poderlos prever y mini- guientes conceptos: mizar, de manera que seamos nosotros los que valoremos la veracidad de la medida realizada. Los errores en medidas a) Error absoluto: es la diferencia entre el valor obteni- eléctricas se pueden clasificar en sistemáticos y accidentales: do y el valor real. Como se ha dicho en párrafos ante- riores, el valor real es difícil de conocer, por este motivo a) Error sistemático es el originado por las caracterís- podemos tomar como valor real el obtenido con un apa- ticas del aparato o de la actitud del observador. Entre los rato de precisión, o bien, tomar como valor real la me- más frecuentes se pueden destacar los siguientes: dia de varias medidas. • Metodológicos: por utilizar un método inadecua- do para realizar la medida, como por ejemplo la co- locación de los aparatos de medida cuando se utili- ea = Valor leído – Valor real106 za el método indirecto, ya que éstos tienen consumo y pueden falsear el resultado obtenido. Este error nos indica cuánto nos hemos equivocado, pero • Ambientales: son el resultado de la influencia de no nos dice nada sobre la calidad de la medida y del las condiciones físicas del entorno: temperatura, pre- aparato con la que se realiza. Se pueden obtener erro- sión, humedad, campos magnéticos, etcétera. res tanto positivos como negativos, en el primer caso se

entiende que el aparato mide por exceso y en el segun- C a so práctico 2 do se entiende que lo hace por defecto. Se realiza la medida de tensión de un circuito con unb) Error relativo: es el resultado de multiplicar por 100 el voltímetro a prueba y un voltímetro patrón. Se obtie- cociente que resulta de dividir el error absoluto por el va- nen las siguientes lecturas: lor real. El error relativo se expresa en tanto por ciento. Voltímetro a prueba: 130 V. ea er = ᎏᎏ · 100 Voltímetro patrón: 135 V. Valor real Se pide: calcular los errores absoluto y relativo. Este error nos da más información sobre la medida, ya que se refiere al error cometido por unidad de medida. Solución: Un aparato se puede considerar bueno cuando da un ea = Valor leído – Valor real = 130 – 135 = –5 error relativo por debajo del 2 %. ea –5 er = ᎏᎏ · 100 = ᎏᎏ · 100 = 3,70 % Valor real 135Clase de precisiónCuando tomamos el error absoluto máximo, lo relaciona-mos con el valor de final de la escala de medida y lo ex-presamos en tanto por ciento, obtenemos un número que C a so práctico 3define la clase del aparato; esto es, su grado de precisión. Se realiza una serie de medidas con un amperímetro a prueba y un amperímetro patrón, obteniéndose las si- ea máximo guientes lecturas: Clase = ᎏᎏ · 100 Valor final escala 1ª 2ª 3ª 4ªSu clasificación y aplicación es la siguiente: Amperímetro a prueba 1,5 2,5 4 7– Clase 0,1 y 0,2. Instrumentos de gran precisión para investigación. Amperímetro patrón 1,6 2 3,8 6,7– Clase 0,5. Instrumentos de precisión para laboratorio. Tabla 5.2. Lecturas obtenidas en la medición.– Clase 1. Instrumentos de medidas portátiles de cc.– Clase 1,5. Instrumentos de cuadros y portátiles de ca. El amperímetro a prueba tiene una escala de medidas– Clase 2,5 y 5. Instrumentos de cuadros. que va desde 0 hasta 10 A. Se pide: calcular la clase (precisión) del amperímetro. C a so práctico 1 Se realiza la medida de intensidad de corriente de un Solución: circuito con un amperímetro a prueba y un amperíme- ea1 = Valor leído – Valor real = 1,5 – 1,6 = – 0,1 tro patrón. Se obtienen las siguientes lecturas: ea2 = Valor leído – Valor real = 2,5 – 2 = 0,5 Amperímetro a prueba: 4,1 A. ea3 = Valor leído – Valor real = 4 – 3,8 = 0,2 Amperímetro patrón: 4 A. ea4 = Valor leído – Valor real = 7 – 6,7 = 0,3 Se pide: calcular los errores absoluto y relativo. El error absoluto máximo es 0,5. Solución: 107 ea máx 0,5 ea = Valor leído – Valor real = 4,1 – 4 = 0,1 Clase = ᎏᎏ · 100 = ᎏᎏ · 100 = 5 Valor final escala 10 ea 0,1 er = ᎏᎏ · 100 = ᎏᎏ · 100 = 2,5 % Valor real 4 Por lo tanto, el aparato es de Clase 5.

5.4 Escalas, campos de medida, V 120 150 campo de lecturas y constante 90 300 240 de medida 0 480 600 18 0 36 60 Vamos a describir una serie de conceptos importantes para 24 0 12 la toma de medidas eléctricas. 0 30 60 0 12 A. Escalas Es la zona graduada de la pantalla del aparato de medida. 0 Sobre ésta se desplaza el índice para indicarnos el valor de la medida. Debido a la constitución interna del aparato, ob- tenemos distintas distribuciones en las divisiones de la esca- 0V 150 V 300 V 600 V la, tal y como se puede ver en la Figura 5.1. Pueden ser: • Uniformes: todas las divisiones son iguales a lo largo Fig. 5.2. Ejemplo de aparato de medida con diferentes campos de medi- de la escala. das. Voltímetro. • Cuadráticas: las divisiones se ensanchan sobre el fi- nal de la escala. Como se ve en la Figura 5.2, podemos ampliar el campo • Ensanchadas: las divisiones son distintas al principio de medida de tensión cambiando tan sólo las bornas de y al final de la escala. conexión del aparato, conectándolo entre 0 y 150 V o • Logarítmicas: las divisiones son menores al final de bien entre 0 y 300 V. la escala. C. Campo de lectura Uniforme Como se puede apreciar en la Figura 5.2, existe una zona 0 1 2 3 4 5 6 7 8 de la escala en la que no existen divisiones. Esto indica que ese aparato no realiza la medida con precisión en esa zona, Cuadrática con lo que el campo de medidas fiables es el correspon- 0 1 2 3 4 5 6 diente a la zona marcada con divisiones. Es el llamado Ensanchada «campo de lectura». 0 1 2 3 4 5 6 Logarítmica D. Constante de medida 1 2 3 4 5 6 Las escalas no suelen tener una división por cada unidad de Fig. 5.1. Tipos de escalas. la magnitud que se está midiendo; por este motivo, en la mayoría de los casos, cada división representa varias uni- dades de medida, de manera que para obtener el valor real B. Campo de medida es necesario multiplicar el número de divisiones por la cons- tante correspondiente. Dicha constante va a depender del También llamado «capacidad» o «calibre» del aparato,108 tipo de escala, como vemos a continuación: es la máxima medida que se puede realizar con un deter- minado aparato. Los aparatos de medida pueden llevar Escalas uniformemente graduadas: en el amperí- diferentes campos para una misma magnitud, según las metro de la Figura 5.3 tenemos tres constantes de medida, condiciones de conexión, tal y como se puede apreciar en ya que el aparato tiene tres alcances con las mismas divi- la Figura 5.2. siones, que se obtienen de la forma siguiente:

0,5 Donde: A 0,4 Kl = Constante de medida 3 0, 2,5 2 5 VM = Valor máximo elegido 4 5 1, 2 0, 3 Vm = Valor mínimo elegido 1 n = Número de divisiones entre ambos 2 0 ,1 Cuando hablamos de escalas, campos de lecturas o cons- 0 ,5 1 tantes de medidas, hemos de entender que sólo es de apli- cación a los aparatos de medida analógicos, ya que los di- 0 gitales presentan el valor directamente sobre la pantalla o display. 0 0,5 A 2,5 A 5 AFig. 5.3. Amperímetro con tres alcances de medidas. 5.5 Simbología utilizada VM 0,5 A en los aparatos de medidas Kl (0,5) = ᎏᎏ = ᎏᎏ = 0,02 A/div Nt 25 div eléctricas VM 2,5 A Los aparatos de medida pueden ser analógicos o digitales; Kl (2,5) = ᎏᎏ = ᎏᎏ = 0,1 A/div Nt 25 div los primeros presentan la medida mediante un índice o agu- ja que se desplaza sobre una escala graduada, y los se- VM 5A gundos presentan el valor en una pantalla o display me- Kl (5) = ᎏᎏ = ᎏᎏ = 0,2 A/div Nt 25 div diante números. Para representar esquemáticamente e interpretar las inscripciones de funcionamiento se recurre aDonde: la simbología normalizada que se recoge en la Tabla 5.3.Kl = Constante de medidaVM = Valor máximo actual Símbolos utilizados en medidas eléctricasNt = Número total de divisiones Símbolo SignificadoEscalas que precisan de acotación: en aquellos apa- Instrumento para corriente continuaratos en los que el campo de lectura no se corresponde conel campo de medidas se recurre a precisar el tramo de lec-tura del mismo. Así, en el caso del voltímetro de la Figura Instrumento para corriente alterna5.2, hemos de recurrir a acotar el número de divisiones en-tre un valor máximo y el valor mínimo, y contar el númerode divisiones en ese tramo. Para una mejor comprensión, re- Instrumento para corriente continua o alternaalizamos a continuación un ejemplo con el voltímetro de laFigura 5.2 para la escala de 150 V.Lo primero sería elegir un tramo de la escala; para este caso Instrumento de corriente trifásica con un solo circuito medidorelegimos como valor mayor 120 V y como valor menor 90 V.Se aprecia que en ese tramo hay seis divisiones. Aplicando 109la expresión: Instrumento de corriente trifásica con dos cir- cuitos medidores VM – Vm 120 v – 90 v Kl (150) = ᎏᎏ = ᎏᎏ = 5 V/div n 6 div Tabla 5.3. Simbología utilizada en medidas eléctricas. (Continúa).

Símbolos utilizados en medidas eléctricas Símbolos utilizados en medidas eléctricas Símbolo Significado Símbolo Significado Instrumento de corriente trifásica con tres cir- Instrumento medidor de cocientes de hierro cuitos medidores móvil Atención: observar instrucciones de empleo Instrumento electrodinámico sin hierro Ajuste de cero del aparato (cero mecánico) Instrumento medidor de cocientes electrodiná- mico Símbolo indicador de blindaje de hierro Instrumento electroestático Posición de trabajo vertical Instrumento de imán móvil Posición de trabajo horizontal Instrumento de cuadro móvil con rectificador Posición de trabajo inclinada Instrumento electrodinámico con circuito mag- nº nético de hierro Instrumento de cuadro móvil con imán perma- Instrumento medidor de cocientes electrodiná- nente mico con circuito magnético de hierro Instrumento bimetálico Instrumento de vibración Instrumento térmico Tensión de prueba 500 voltios Instrumento medidor de cocientes de bobinas Tensión de prueba 1 000 voltios móviles 1 Instrumento de inducción Tensión de prueba 2 000 voltios 2 Instrumento medidor de cocientes de induc- Tensión de prueba 3 000 voltios ción 3110 Instrumento electromagnético o de hierro Tensión de prueba 5 000 voltios móvil 5 Tabla 5.3. Simbología utilizada en medidas eléctricas. (Continuación). Tabla 5.3. Simbología utilizada en medidas eléctricas. (Continuación).

Símbolos utilizados en medidas eléctricas Interpretación de las indicaciones inscritas en los aparatos de medidas Símbolo Significado Los aparatos de medida llevan, en la parte inferior de la es- Amperímetro cala, unos símbolos que indican las características tanto A constructivas como de funcionamiento de dicho aparato. En la Figura 5.4 se han resaltado estas indicaciones de las que Voltímetro se aclaran su significado a continuación. V Las inscripciones superiores de la zona resaltada (VDE), corresponden a las normas y certificaciones que cumple di- Vatímetro cho aparato. W Varímetro VAr Óhmetro Ω Medidor de resistencia de aislamientos MΩ (Megger) Frecuencímetro f Fasímetro ϕ Fig. 5.4. Detalle de las indicaciones inscritas en los aparatos de medidas. Sincronoscopio Significado de las inscripciones del aparato de la Figura 5.4: Contador de energía activa Instrumento electromagnético o de hierro móvil kWh 1,5 Categoría de empleo (instrumento de cuadro para c. a.) Contador de energía reactiva Aparato de corriente alterna kVArh Posición de trabajo vertical 3 Tensión de pruebas 3 000 VTabla 5.3. Simbología utilizada en medidas eléctricas. (Continuación).Categoría de empleo: 5.6 Realización de medidas Tipo de instrumento Clase eléctricas fundamentales 111 De laboratorio 0,1 0,2 0,5 De servicio 1 1,5 2,5 5 Generalidades: en las instalaciones eléctricas podemos rea- lizar medidas de una forma permanente mediante aparatos deTabla 5.4. Categoría de empleo de los aparatos de medida. cuadro, (véase la Figura 5.5) o bien, de una forma aleatoria,

mediante aparatos portátiles (véase la figura 5.6). En ambos la polaridad invertida, el índice va a intentar girar en sen- casos estos aparatos pueden ser analógicos o digitales. tido contrario en los aparatos analógicos y nos va a apa- recer un signo (–) delante de la medida en los digitales. En los cuadros eléctricos, con el fin de ahorrar costes y es- pacio, se suelen utilizar conmutadores rotativos tanto de ten- sión como de intensidad, para poder emplear un solo apa- rato de medida y no varios, lo que permite obtener el valor de las tensiones e intensidades de un sistema trifásico utili- zando un solo voltímetro y un amperímetro. Cuando la tensión o la intensidad son de valor elevado se Aparato digital Aparato analógico suelen conectar los aparatos mediante transformadores de medida, que adaptan el valor de la magnitud a medir al Fig. 5.5. Aparatos de medida para cuadros. campo de medidas del aparato. Éste nos indica el valor real de la medida sobre la escala. 5.7 Medida de tensiones o de la diferencia de potencial Para medir tensión utilizamos el voltímetro (véase la Fi- gura 5.7). Este aparato está formado internamente por una bobina de muchas espiras y muy poca sección, por lo que presenta una gran resistencia interna, necesaria para po- Aparatos digitales Aparato analógico der conectarlo en paralelo a los puntos donde se pretende Fig. 5.6. Aparatos de medida portátiles. realizar la medida como se ve en la Figura 5.8, medida de tensión en corriente continua, y en la Figura 5.9, medi- da de tensión en corriente alterna. Cuanto mayor sea la re- sistencia interna del aparato, menos interferencias provo- A la hora de realizar las medidas, son de aplicación todos cará en el funcionamiento del circuito correspondiente, ya los apartados anteriores referidos a la obtención de resul- que el aparato consume cierta intensidad. tados y corrección de errores. Para realizar una medida podemos utilizar un aparato es- pecífico de la magnitud que pretendemos conocer, como por ejemplo medir la potencia eléctrica utilizando un vatímetro (método directo), o bien medir las magnitudes necesarias para deducir la que pretendemos conocer (método indirec- to). Por ejemplo, si queremos obtener la potencia eléctrica, medimos la tensión y la intensidad del circuito para obtener el valor de la potencia mediante la expresión: P = UI . Como precaución inicial antes de realizar cualquier medi- da, es importante seleccionar el aparato idóneo, tanto en el112 tipo de corriente (continua o alterna) como en la elección del calibre adecuado, con un alcance suficiente para el valor de la magnitud que pretendemos medir. En el caso de aparatos de corriente continua, es necesario observar la polaridad de conexión, ya que si se conecta con Fig. 5.7. Voltímetro de cuadro.

I I C a so práctico 4 ( c o n t i n ua c i ón ) En la Figura 5.10 podemos ver cómo se conecta un + conmutador voltimétrico para utilizar un solo voltímetro V R - en un sistema trifásico. En el mercado existen voltímetros y amperímetros que incorporan dicho conmutador so- bre el mismo aparato, como se ve en la Figura 5.11.Fig. 5.8. Medida de tensión en corriente continua. L1 I I U V R Fig. 5.11. Voltímetro con conmutador incorporado al aparato. NFig. 5.9. Medida de tensión en corriente alterna. En caso de que la tensión sea elevada, recurrimos a adap- tar dicha tensión al campo de medidas del voltímetro me- diante un transformador de tensión (véase la Figura 5.12).Cuando queremos realizar la medida de tensiones en un El aparato nos indicará el valor real de la medida, pues susistema trifásico, sobre todo en cuadros, podemos recurrir escala está graduada respecto al valor de entrada del trans-a colocar 3 o 6 voltímetros con el consiguiente aumento de formador, mientras que el valor de salida es el que se apli-costes y espacio. Para evitar esto, se recurre a la utilización ca al voltímetro.de conmutadores voltimétricos que permiten realizar la me-dida entre los tres hilos activos o entre los tres hilos activosy el neutro, utilizando un sólo aparato de medida. C a so práctico 5 C a so práctico 4 Se pide: realiza el conexionado de voltímetro me- diante un transformador de tensión. Se pide: realiza el conexionado de voltímetros para medir tensiones en un sistema trifásico con neutro. Solución: dicha medida se realiza para un circuito monofásico de corriente alterna y se atenderá al mon- Solución: dicho conexionado se realizará como se taje de la Figura 5.12. indica en la Figura 5.10. L1 L1 N V L2 V L3 U V N V U V V 10 8 4 12 1 11 V V V V V1 V2 113 L1 L2 L3 N Fig. 5.12. Medida de tensión en corriente alterna mediante un trans- formador de tensión. Fig. 5.10. Medida de tensiones en un sistema trifásico.

Como ejemplo de lo anteriormente expuesto, podemos I A considerar una red de 1 000 V de tensión, se utilizará un + transformador de relación 10 a 1. Esto quiere decir que R por cada 10 V de entrada, el transformador da 1 V de sa- - lida, que es la tensión que se aplica al voltímetro; en la es- cala, el valor que se marca es el correspondiente a la ten- Fig. 5.14. Medida de intensidad en corriente continua. sión que le llega al voltímetro multiplicado por 10. Dicho al revés, si el voltímetro nos indica 700 V, al aparato le están llegando 70 V. I L1 A Este método es solo válido para corriente alterna, ya que en corriente continua habría que recurrir a los converti- U R dores. N 5.8 Medida de intensidad Fig. 5.15. Medida de intensidad en corriente alterna. de corriente eléctrica En un sistema trifásico, al igual que las tensiones, se pue- den utilizar conmutadores para usar solo un amperímetro La intensidad de corriente se mide con el amperímetro (véa- en vez de varios. se la Figura 5.13). Básicamente está constituido por una bo- bina con muy pocas espiras y una gran sección. Se conec- También, como en medida de tensiones, para intensidades ta en serie con el receptor al que queremos medir la elevadas se suelen utilizar transformadores de intensidad intensidad que consume como se aprecia en la Figura 5.14, que adaptan el valor de ésta al campo de medidas del am- en un circuito de corriente continua, y en la Figura 5.15, en perímetro, aunque la indicación sobre la escala se corres- un circuito para corriente alterna. ponde con el valor real. Tanto el amperímetro como el trans- formador han de construirse para este fin. Para que la conexión de este aparato no modifique las mag- nitudes en un circuito, se hace necesario que el aparato pre- sente una resistencia interna prácticamente nula, ya que de C a so práctico 6 no ser así, su conexión al circuito provocaría modificacio- Se pide: realizar el conexionado de amperímetro para nes del valor de la resistencia total y por ende todas las de- tomar la medida de intensidad en un sistema trifásico. más magnitudes derivadas de ésta. Solución: para realizar dicha medida se puede re- currir a montar tres amperímetros (uno por fase), o bien realizarlo mediante conmutador amperimétrico, como se muestra en la Figura 5.16. L1 L1 K1 L2 L2 K2 A L3 L3 K3 A 1 6 19 16 7 12 2 11 A114 A A1 A2 N L1 L2 L3 Fig. 5.16. Medida de intensidades en sistemas trifásicos. Fig. 5.13. Amperímetro de cuadrado.

C a so práctico 7 En los aparatos analógicos, la escala para medir resisten- cia se gradúa de forma inversa a como se gradúan las de- Se pide: realizar el conexionado de amperímetro me- más magnitudes, es decir, el cero se coloca a la derecha de diante un transformador de intensidad para realizar la la escala, debido a que cuando la resistencia a medir es medida en un circuito monofásico de corriente alterna. nula, el galvanómetro estará recorrido por la máxima in- Solución: su montaje se muestra en la Figura 5.17. tensidad que puede dar la pila, con lo que la desviación del índice (aguja) del aparato será máxima (fondo de escala). Será en ese punto donde habrá que colocar el valor 0 Ω de N L1 K L la escala. Al contrario, si la resistencia es de valor prácti- k l camente infinito (circuito abierto), el galvanómetro no esta- rá recorrido por ninguna intensidad, con lo que el índice no sufrirá desviación y permanecerá a la izquierda de la es- cala. En este punto se colocará el valor ∞. Esta distribución A de la escala se puede apreciar en la Figura 5.18. Los valo- res intermedios variará en función de que la intensidad que Fig. 5.17. Medida de intensidades en c.a. mediante transformadores circule por el galvanómetro sea mayor o menor. de intensidad. 5.9 Medida de resistencia eléctrica Bobina móvilOtra magnitud fundamental de la que nos interesa conocer Pilasu valor es la resistencia eléctrica. Dicha magnitud se mide Ajuste de ceromediante puentes de medida en laboratorios, y mediante elóhmetro en las medidas cotidianas (véase la Figura 5.18).El óhmetro, básicamente, está constituido por un galvanó- Fig. 5.19. Constitución interna del óhmetro.metro (aparato medidor con escala graduada en ohmios) yuna fuente de alimentación (pila) en serie. La pila es la quepermite que circule una pequeña intensidad por el aparato En los aparatos analógicos, antes de realizar ninguna me-medidor y por el circuito a medir, ya que éste ha de estar dida hay que poner a cero el aparato. Esto es debido a quedesconectado de la red de alimentación. En función de la la pila no suele tener siempre la misma carga y por ello seintensidad que circule, el galvanómetro nos indicará el va- incorpora al aparato una resistencia variable (potencióme-lor de la resistencia sobre la escala. tro) en serie, como se ve en la Figura 5.19, con la pila y el galvanómetro, de manera que al puentear las pinzas del aparato, éste debe indicar el valor cero de la escala; si no es así, manipularemos el potenciómetro hasta llevar el ín- dice al valor cero. Con este procedimiento se compensa también el valor de la resistencia de los conductores de prueba del aparato, de manera que el valor indicado por el aparato se correspon- derá con el valor real de la resistencia a medir. Este proce- so no es necesario en los aparatos digitales, ya que éstos 115 hacen la compensación de forma interna. Para realizar la medida de resistencia, es necesario obser- var algunas precauciones previamente, como que el circui-Fig. 5.18. Óhmetro to a medir esté desconectado de la red. Si es un elemento

que forma parte de un montaje (acoplamiento de recepto- C a so práctico 8 ( c o n t i n ua c i ón ) res, circuito impreso, etc.), hemos de aislarlo del resto an- tes de realizar la medida, ya que el acoplamiento puede in- En el montaje de la Figura 5.21, podemos comprobar fluir para que el valor obtenido no sea el correcto. la influencia de la temperatura en el valor de su resis- tencia; por este motivo se propone que la tensión apli- Para realizar la medida (véase la Figura 5.20), se colocan cada sea variable entre 0 y 230 V. Se puede compro- las puntas de las pinzas en los extremos de la resistencia a bar que el valor de la resistencia será distinta con los medir, y el valor leído en la escala se toma directamente. diferentes valores de tensión aplicados al circuito. Para cada valor de tensión se tomará el valor de in- R tensidad y se aplicará la Ley de Ohm. Ω Fig. 5.20. Medida de resistencia con óhmetro. 5.10 Medidas con polímetros y pinzas amperimétricas Como se dijo anteriormente, la forma de realizar las me- La medición de las magnitudes expuestas hasta ahora; ten- didas expuestas hasta ahora se corresponde con el méto- sión, intensidad y resistencia eléctrica, se puede realizar con do directo, y se aplica el aparato específico directamente. el polímetro (multímetro) y con la pinza o tenaza amperi- También se puede realizar la medida de la resistencia de métrica: la lámpara de la Figura 5.21 mediante el método indirec- to. Como se puede ver en el siguiente caso práctico, es ne- Polímetro: como ya se indicó en la Unidad 1, es un apara- cesario medir la tensión, la intensidad y aplicar la Ley de to de medidas portátil que se considera una herramienta más Ohm (R = V/I ). Cabe resaltar que la conexión del voltí- del profesional de la electricidad (véase la Figura 5.22). Los po- metro se hace por delante del amperímetro para que éste demos encontrar tanto analógicos como digitales, y para su uti- mida sólo la intensidad consumida por la lámpara, sin la lización es necesario tener presentes algunas consideraciones. influencia de la intensidad consumida por el voltímetro. C a so práctico 8 Se pide: realizar el esquema de montaje para deter- minar la resistencia de una lámpara de incandescen- cia por el método indirecto. Comprueba que dicha re- sistencia depende de su temperatura. Solución: L1 S A PIA E U = 0 ÷ 230 V V Fig. 5.22. Distintos modelos de polímetros.116 Básicamente, podemos decir que es un aparato múltiple N que, dependiendo de donde coloquemos las pinzas en el Fig. 5.21. Medida de la resistencia de una lámpara por el método mismo, o en qué posición coloquemos el conmutador (véa- indirecto. se la Figura 5.23), se comportará como voltímetro, ampe- rímetro u óhmetro, entre otros.

Ω Ω = = =Fig. 5.23. Detalle de cómo se ha de cambiar la conexión del polímetro para realizar distintas medidas.En las Figuras de la 5.24 a la 5.28, se ilustra la forma de Fig. 5.26. Medida de una tensión en c. a. con polímetro.conexión del polímetro para realizar las medidas de ten-sión e intensidad, tanto en continua como alterna, así comode resistencia. El aparato utilizado es el de la Figura 5.24,analógico y con conversión de la medida mediante clavijas.Obsérvese que en las distintas medidas se mantiene una de +las pinzas en la toma común, la otra pinza se colocará en Ω Ω -la toma correspondiente al campo de medidas necesario, ya = =que este aparato posee distintos calibres de medida. Resistencia de carga 5A = Fig. 5.27. Medida de una intensidad en c. c. con polímetro.Fig. 5.24. Polímetro analógico. - Ω Ω Ω Ω RX + = = = = = Ω = 117Fig. 5.25. Medida de una tensión en c. c. con polímetro. Fig. 5.28. Medida de una resistencia con polímetro.

Pinza o tenaza amperimétrica: al igual que el polí- metro, este aparato se fabrica para poder realizar, entre otras, medidas de tensión, intensidad y resistencia, con lo que se convierte también en una herramienta imprescindi- ble para el profesional de la electricidad. Como la mayoría de los aparatos de medida, las podemos encontrar analó- gicas y digitales. La diferencia entre este aparato y el polímetro es la facili- dad con que se pueden realizar las medidas de intensida- des, ya que aprovecha el campo magnético que genera un conductor al ser recorrido por una corriente eléctrica para convertirlo en un valor de intensidad. Aunque este fenómeno se estudiará en profundidad en la Unidad 6, hemos de hacer una introducción para poder en- tender el funcionamiento de la pinza. Todo conductor recorrido por una corriente eléctrica gene- ra a su alrededor un campo magnético circular cuyo centro es el propio conductor. Dicho campo será más intenso (más fuerte) cuanto mayor sea la intensidad que lo recorre. La pinza (véase la Figura 5.29) está formada por una carca- sa que agrupa todo el elemento medidor, y adosada a éste Bornes para la conexión como voltímetro se coloca una pinza abatible (de aquí su nombre). Esta pin- za está formada por un núcleo magnético en forma de ani- Fig. 5.30. Medida de intensidad mediante pinza amperimétrica. llo (toro magnético) sobre el que va arrollada una bobina que se conecta al aparato medidor. tablece en el anillo de la pinza cuando introducimos el con- Esta bobina genera una fuerza electromotriz cuando se so- ductor en el interior de ésta, tal y como se ve en la Figura mete a la acción de un campo magnético variable y hace 5.30. A consecuencia de lo expuesto anteriormente, obte- que circule una intensidad por el aparato medidor. Dicha in- nemos el valor en la pantalla. tensidad será mayor cuanto mayor sea la intensidad que queremos medir. Actualmente se comercializan pinzas que son capaces de medir intensidades en corriente continua que basan su fun- cionamiento en circuitos electrónicos y que requieren unas condiciones especiales a la hora de realizar la medida. La gran ventaja que tienen las pinzas respecto de los am- perímetros es que podemos medir intensidades en cualquier circuito sin tener que tocar sus conexiones, como se ve en la Figura 5.30. También se pueden utilizar para comprobar si existe dese- Fig. 5.29. Pinza amperimétrica. quilibrio en sistemas trifásicos. Para ello, basta con intro- ducir los tres hilos activos dentro de la pinza: si el circuito está equilibrado, la indicación de intensidad debe ser cero;118 en caso contrario el circuito está desequilibrado. Una corriente alterna genera un campo magnético alterno (variable), mientras que una corriente continua genera un En el caso de una instalación monofásica, se introducirán campo magnético constante (fijo), por lo que originaria- los dos hilos que alimentan la instalación en la pinza: si la mente la pinza se diseña para medir intensidades en co- indicación no es cero, podemos intuir que en algún punto rriente alterna ya que el campo magnético variable se es- de la instalación hay una fuga a tierra.

5.11 Medida de potencia, factor de potencia y frecuencias S = UIEn corriente continua, los receptores se comportan como re- Q = Ul sen ϕsistencias óhmicas puras, mientras que en corriente alternaes necesario tener en cuenta otras propiedades además dela resistencia, como son inductancias y capacitancias. ϕLa potencia dada por un receptor en corriente continua se P = UI cos ϕdetermina fácilmente aplicando la expresión P = UI, conlo que se obtiene su valor en vatios. Fig. 5.31. Triángulo de potencias en un circuito de corriente alterna.En los circuitos de corriente alterna, los receptores están for-mados por resistencias, bobinas y condensadores. Cada tipode receptor provoca que la resolución de los circuitos se hagade forma vectorial y no aritmética, ya que las bobinas y loscondensadores provocan un desfase entre la tensión y la in-tensidad del circuito. Esto no ocurre en corriente continua. A. PotenciasEn los circuitos de corriente alterna, se nos presentan general-mente tres tipos de potencia, su representación gráfica se mues- Fig. 5.32. Vatímetro.tra en la Figura 5.31. Sus características más relevantes son:Potencia activa: se representa por P y es aquella que La forma de conexión del vatímetro es exactamente igualproduce un trabajo útil en el circuito. Su unidad es el vatio tanto para corriente continua como para corriente alterna;(W) y se mide con el vatímetro. eso sí, el aparato debe ser para ese tipo de corriente.Potencia reactiva: se representa por Q y aparece en los Como ejemplo de conexión se muestran las Figuras 5.33, sis-circuitos de corriente alterna cuando existen bobinas y con- tema monofásico, y 5.34, sistema trifásico. En uno y otro casodensadores. No realiza trabajo útil, razón por la que inte- se realiza conexión directa al circuito. Al igual que los am-resa reducirla al máximo. Su unidad es el voltio-amperio perímetros y voltímetros, estos aparatos se pueden conectarreactivo (VAR) y se mide con el varímetro. de forma indirecta mediante transformadores de medida.Potencia aparente: se representa por S y es la sumavectorial de las potencias activa y reactiva. Ésta es la quedetermina el valor de la intensidad que va a circular por lalínea de alimentación del circuito. Su unidad es el voltio-amperio (VA) y se obtiene realizando el producto UI .Medida de potencias activas: para la realización demedidas de potencia, hay que distinguir si se hace en co-rriente continua o alterna, ya que en continua se puede de-cir que toda la potencia es activa, por lo que la mediremoscon el vatímetro (véase la Figura 5.32), al igual que la po- 119tencia activa en corriente alterna. Básicamente, un vatíme-tro está formado por dos bobinas, una amperimétrica y otra L1voltimétrica; con esta última se conecta en serie una resis- Ntencia óhmica que se encarga de corregir el desfase de ten-sión e intensidad en el caso de corriente alterna. Fig. 5.33. Medida de potencias en sistemas monofásicos.

sadores con la resistencia óhmica del vatímetro, con lo que se obtiene así la medida de la potencia reactiva del circui- to. Ni que decir tiene que este aparato es exclusivo para corrientes alternas. La forma de conexión de este aparato es idéntica a la del vatímetro. L1 L2 L3 N Fig. 5.34. Medida de potencias en sistemas trifásicos. En circuitos trifásicos, la Figura 5.34 muestra la forma de me- dir la potencia en un sistema desequilibrado. Aunque en sis- temas equilibrados también es válido, se puede utilizar un solo vatímetro conectado obteniendo el valor de la potencia del Fig. 5.36. Varímetro. circuito al multiplicar el valor de éste por tres (Pt = 3 P1). C a so práctico 9 B. Factor de potencia Del triángulo de potencias de la Figura 5.31 se deduce que Se pide: realizar el esquema de conexionado de un en corriente alterna es conveniente conocer el ángulo de vatímetro monofásico para obtener la potencia activa desfase entre la tensión y la intensidad del circuito, ya que en un sistema trifásico equilibrado con neutro. la intensidad que recorre el circuito va a depender de éste. Solución: el esquema de montaje sería el de la Figu- La potencia reactiva, como ya se dijo, no realiza ningún tra- ra 5.35. La potencia total se obtendrá multiplicando bajo útil, además de que las compañías suministradoras por 3 la lectura tomada del vatímetro. suelen penalizar el consumo de este tipo de energía. Es por ello que, en muchos casos, es necesario conocer no ya el án- U gulo, sino el factor de potencia «cos ␸» para corregirlo W A cuando éste sea de un valor bajo, pues provocará un ex- V cesivo consumo de energía reactiva. V N Este factor de potencia se mide de forma directa con el fa- símetro (véase la Figura 5.37). W L1 L2 L3 N Fig. 5.35. Medida de potencias en sistemas trifásicos equilibrados. Medida de potencias reactivas: para la medida de120 Fig. 5.37. Fasímetro. potencia reactiva se utiliza el varímetro (véase la Figura 5.36). Básicamente, es similar al vatímetro, pero con la di- ferencia de que hay que incorporar al aparato un desfase El fasímetro puede ser inductivo o capacitivo, dependiendo de 90 º entre la tensión y la intensidad en la bobina volti- del tipo de receptor, según predominen las bobinas o los métrica. Para ello se recurre a conectar bobinas y conden- condensadores.

Al igual que el varímetro, sólo se utiliza en corriente alter- C a so práctico 10na y puede ser tanto monofásico como trifásico. Como ejem-plo de conexión, se muestra la Figura 5.38, conexión de un Se pide: realizar el conexionado de vatímetro, voltí-fasímetro monofásico. metro y amperímetro en un circuito monofásico de co- rriente alterna para determinar las potencias activa, re- activa y aparente, así como el factor de potencia. Solución: cos ϕ L1 W A PIA S E1 E2 E3 L1 N U = 230 VFig. 5.38. Conexión de un fasímetro monofásico. V L1Hasta ahora hemos tratado la medida de potencias y fac-tor de potencia de una forma directa, utilizando aparatosque nos dan la medida sobre su escala. Estos aparatos pue- Nden ser monofásicos o trifásicos, tanto analógicos como di-gitales. Para que la medida no sea errónea es conveniente Fig. 5.39. Medida de la potencia reactiva y factor de potencia. Mé-prestar atención a las bornas de entrada del aparato, tan- todo indirecto.to en las bobinas de intensidad como en las de tensión, quevienen indicadas con un asterisco (*).Otra forma de obtener algunas medidas, como ya se ha ex-puesto anteriormente, es utilizar una forma indirecta. Po- C. Frecuenciademos obtener la potencia reactiva midiendo la potenciaactiva, la tensión y la intensidad. El vatímetro nos dará lapotencia activa P; la potencia aparente S la obtendremos Frecuencia de una corriente alterna es el número dedel producto UI , y para obtener el valor de la potencia re- veces que se repite el ciclo en un segundo. Su unidad esactiva aplicaremos la expresión siguiente: el hertzio (Hz) o también ciclos por segundo. La corriente alterna tiene una forma sinuosidda por lo que se repite periódicamente. Q = ͙S 2 – P 2 ෆෆ En la generación de corriente alterna, en distintos países la frecuencia se fija en 50 Hz aunque en Estados Unidos seEn el circuito de la Figura 5.39, también podemos deter- adoptan 60 Hz. Para poder acoplar generadores o líneasminar el factor de potencia mediante el método indirecto. de alimentación, es necesario que las frecuencias sean coin-Para ello tomamos la lectura del vatímetro que se corres- cidentes, por lo que necesitamos medirla antes de realizarponde con el valor de la potencia activa P; la potencia los acoplamientos.aparente S la obtenemos del producto UI. Aplicando laexpresión que relaciona la potencia activa con la poten- La medida de frecuencia se realiza mediante el frecuencíme-cia aparente y despejando el factor de potencia, obten- tro (véase la Figura 5.40). Los frecuencímetros analógicos pue-dremos: den ser de aguja o de láminas vibrantes. Dicho aparato se 121 conecta al circuito de la misma forma que el voltímetro; el va- lor de la frecuencia se obtiene directamente de la escala. P P = S cos ϕ ⇒ cos ϕ = ᎏᎏ La frecuencia es, al igual que el factor de potencia, es una S magnitud exclusiva de la corriente alterna.

Fig. 5.40. Frecuencímetros analógicos. L1 I I Fig. 5.42. Contadores de energía eléctrica. U f R N Fig. 5.41. Medida de frecuencias. 5.12 Medida de energía eléctrica En toda instalación eléctrica existe un consumo de energía; RED Abonado esto se traduce en costes, por lo que resulta necesario co- L1 nocerlo y evaluarlo. Son las empresas suministradoras de N energía las más interesadas en estas medidas, aunque en algunos casos es conveniente saber el consumo de alguna Fig. 5.43. Conexión directa de contador monofásico. parte de la instalación de manera aislada. La energía eléctrica es, por definición, la potencia utilizada multiplicada por el tiempo de utilización. Si esta potencia fue- se constante, podríamos obtener la energía midiendo la po- tencia con un vatímetro y multiplicándola por el tiempo. En realidad, la potencia de utilización no suele ser constante, por ello habrá que recurrir a algún aparato de medida para obtener la energía. Dicho aparato es el contador de energía. El contador de energía (véase la Figura 5.42) es un apara- to que hace la integración de potencia y tiempo. Pueden ser analógicos o digitales, aunque éstos últimos se están impo- niendo debido a su fiabilidad, sus prestaciones y su redu- cido tamaño. En lo que se refiere a su conexión, es válido todo lo expuesto RED122 Abonado anteriormente para medidas de potencia, en cuanto a acti- L1 va, reactiva y sus conexiones. Como ejemplo de conexión N de estos aparatos, tenemos los representados en las Figu- ras 5.43 y 5.44, conexión de contador monofásico, y en Fig. 5.44. Conexión de contador monofásico mediante transformadores de las Figuras 5.45 y 5.46, conexión de contadores trifásicos. intensidad y de tensión.

A. Medida de resistencias de aislamiento Resistencia de aislamiento: es la resistencia eléctrica medida en ohmios que presentan dos partes activas de una instalación separadas por un aislante. Como esta resisten- cia suele ser de un valor elevado, se utiliza como unidad un múltiplo: el megaohmio (106 Ω). Su medida se realiza conRED el medidor de resistencia de aislamientos o megger (véase L1 L2 la Figura 5.47). Básicamente, es un aparato que aplica en- L3 tre los extremos de sus pinzas de prueba una tensión con- N mutable en corriente continua con valores de 250, 500 y Abonado 1 000 V. En función de dicha tensión, realiza la medida de resistencia, que se visualiza sobre la escala del aparato.Fig. 5.45. Conexión directa de contador trifásico. Pueden ser analógicos o digitales. Entre los analógicos po- demos encontrarlos de magneto (generador de corriente a manivela), que es el que se encarga de generar la energía necesaria para realizar la medida.RED L1 L2 L3 N Abonado Fig. 5.47. Distintos modelos de megger.Fig. 5.46. Conexión de contador trifásico mediante transformadores de in- tensidad. Para realizar la medida, hay que aislar la instalación o par- te de la instalación que se pretende comprobar, desconec- tando los interruptores generales de alimentación. Una vez 5.13 Medida de resistencia aislada, se procederá a medir su resistencia de aislamien- to con respecto a tierra, así como entre conductores, si- de aislamiento y rigidez guiendo el proceso indicado en el Apartado 2.9 de la ITC- dieléctrica BT-19 del Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, que se recoge básicamente en el Caso práctico 11, expuesto a con-Como sabemos, no existen aislantes perfectos. Al someter- tinuación.los a una diferencia de potencial pueden aparecer corrien-tes de fuga, ya sea por insuficiencia o deterioro de éstos. C a so práctico 11Para asegurar el buen funcionamiento de las instalaciones,es necesaria la comprobación de sus aislamientos. Se pide: 123El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión (RBT) en su Realizar el conexionado para obtener la medida de lainstrucción ITC-BT-19, Apartado 2.9, regula los mínimos de resistencia de los aislamientos de una instalación.resistencia de aislamiento y rigidez dieléctrica que han depresentar dichos aislamientos.

C a s o pr á c t i c o 11 ( c o n t i n ua c i ón ) C a s o prác t i c o 11 ( c o n t i n ua c i ón ) Solución: – Se conecta el positivo del megger al conductor de protección (tierra), y el negativo del megger a to- 1.º Medida de la resistencia de aislamiento de la ins- dos los conductores (activos y neutro) de la insta- talación respecto a tierra (véase la Figura 5.48): lación unidos entre sí, y se realiza la medida. – Instalación desconectada de la red. 3.º Medida de la resistencia de aislamiento entre con- – Todos los receptores conectados. ductores (véase la Figura 5.50): – Interruptores cerrados. – Instalación desconectada de la red. – Se conecta el positivo del megger al conductor – Todos los receptores desconectados. de protección (tierra), y el negativo del megger – Interruptores cerrados. al conductor activo de la instalación, y se reali- za la medida. L1 N 2.º Medida de la resistencia de aislamiento de cada PE + uno de los conductores respecto a tierra (véase la Figura 5.49): F1 MΩ – Instalación desconectada de la red. - – Todos los receptores desconectados. F2 – Interruptores cerrados. L1 N PE + F3 F4 F5 F1 MΩ S - F2 Fig. 5.49. Medida de resistencia de aislamiento entre los conducto- res de la instalación y tierra. – Se conecta el positivo del megger a un conduc- F3 F4 F5 tor de la instalación, y el negativo del megger a otro de los conductores de la instalación. La me- S dida se realizará sucesivamente entre los con- ductores tomados dos a dos, incluido el neutro. M Realizadas las medidas, la instalación debe presentar unos valores de resistencia de aislamiento mayores o 1 iguales a los recogidos en la Tabla 5.5, correspon- dientes al Apartado 2.9 de la ITC-BT-19 del RBT. Alumbrado Cocina Motor eléctrica monofásico124 En caso de que se quiera medir la resistencia de aisla- Fig. 5.48. Medida de resistencia de aislamiento entre la instalación miento de una máquina eléctrica o un receptor cual- y tierra. quiera, la medida la realizaremos como se indica en la Figura 5.51.

C a s o pr á c t i c o 11 ( c o n t i n ua c i ón ) B. Medida de la rigidez dieléctrica «Dieléctrico» y «aislamiento» se pueden considerar como L1 N sinónimos. Como se ha dicho anteriormente, no existe un PE aislante perfecto, ya que en determinadas condiciones, aun- que sean extremas, todo aislante se vuelve conductor. F1 + Rigidez dieléctrica: es la diferencia de potencial capaz de perforar un aislante. MΩ El Apartado 2.9 de la ITC-BT-19 del RBT determina que los - aislamientos de toda instalación han de soportar durante F2 un minuto una prueba de 2U + 1000 V a frecuencia indus- trial será U la tensión máxima de servicio de la instalación, y con un mínimo de 1500 V. Durante los ensayos, los receptores estarán desconectados F3 F4 F5 y los interruptores cerrados. Este ensayo se realizará entre todos los conductores de la instalación incluido el neutro, S con relación a tierra y entre conductores. El ensayo se realiza mediante el medidor de rigidez die- léctrica de sólidos (véase la Figura 5.52). Obsérvese queFig. 5.50. Medida de resistencia de aislamiento entre los conducto- las pinzas de prueba incorporan medidas de seguridad im- res de la instalación. portantes, ya que aplican altas tensiones. El aparato de la Figura lleva un autotransformador regulable para seleccio- Tensión Resistencia nar la tensión de prueba, que se visualiza en el voltímetro Tensión nominal de ensayo de aisla- incorporado al aparato. de la instalación en corriente miento continua (V) (M⍀) Es recomendable no realizar este ensayo más de una o dos veces, ya que los materiales se exponen a condiciones ex- Muy baja tensión 250 ≥ 0,25 tremas y podrían deteriorarse los aislamientos. de seguridad (MBTS) Muy baja tensión de protección (MBTP) Inferior o igual 500 ≥ 0,5 a 500 V, excepto caso anterior Superior a 500 V 1000 ≥ 1,0Tabla 5.5. Valores mínimos de resistencias de aislamiento en las ins- talaciones de Baja Tensión. 220 V varivolt - pulsador transformador V U PE MΩ M 1 kV + 125 Motor monofásicoFig. 5.51. Medida de resistencias de aislamiento en una máquina fusible disyuntor 127 V eléctrica o electrodoméstico. Fig. 5.52. Medidor de rigidez dieléctrica de sólidos.

Medidores de resistencia de tierra 5.14 Medida de resistencia Como se ha dicho anteriormente, para medir una toma de de tierra tierra se han de montar picas de referencia para realizar la medida a través de ellas. Cada fabricante acompaña el Aunque las tomas de tierra serán estudiadas en la Unidad 7, aparato de medida de las picas y los cables de conexión, correspondiente a Instalación Interior, en esta Unidad vere- e indica las distancias a las que hay que colocar las picas mos la forma de realizar su medición. de referencia. En la Figura 5.54 se ilustra esquemáticamente Se denomina puesta a tierra, toma de tierra o simplemente la conexión y situación de las picas para realizar la medi- tierra a un conductor metálico enterrado en el suelo. La da de resistencia de tierra. puesta a tierra de las instalaciones se hace uniendo las par- tes metálicas de la instalación mediante un conductor de 5-10 m 5-10 m sección adecuada, sin fusible ni protección alguna, hasta la toma de tierra, lo que permite así el paso de las corrientes E P C de defecto a tierra y asegura el correcto funcionamiento de Rp Rc los aparatos de protección. RE De lo dicho anteriormente se desprende que es necesario P C conseguir una resistencia a tierra de valor mínimo, ya que C P C así estaremos dando mayor facilidad al paso de las co- rrientes de defecto. Una buena toma de tierra es aquella que posee un valor de resistencia de contacto mínimo entre el electrodo y el terreno. Fig. 5.54. Esquema de conexionado de telurómetro para medir la resis- El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, en su instruc- tencia a tierra. ción ITC-BT-18, establece las condiciones que deben reunir las tomas de tierra en las instalaciones eléctricas. Medidas de resistencias de tierra 5.15 Aparatos de medidas especiales Para realizar la medida de resistencias de tierra, se utiliza- remos el telurómetro o medidor de resistencia de tierra (vése El Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión, en su ins- la Figura 5.53). Este aparato realiza la medida utilizando trucción técnica ITC-BT-05, regula las condiciones para la picas de referencia situadas a unas distancias determinadas verificación e inspección de las instalaciones de baja ten- de la toma de tierra a medir, y nos da el valor de la resis- sión, y recoge entre otras las verificaciones que han de lle- tencia directamente sobre la escala. varse a cabo antes de la puesta en servicio de las instala- ciones, siguiendo la metodología expuesta en la norma UNE-20.460/6-61. Para realizar dichas verificaciones se dan, en la instrucción ITC-BT-03 del RBT, los medios técnicos con que han de con- tar las empresas instaladoras. El Apartado 2 del Apéndice clasifica a las empresas instaladoras en dos tipos: Catego- ría básica y Categoría especialista. En las dos se recogen los medios mínimos necesarios, tan- to humanos como técnicos, con los que han de contar las126 dos categorías. En la categoría básica, entre otros, se re- cogen los aparatos de medidas siguientes: • Telurómetro Fig. 5.53. Distintos modelos de telurómetros. • Medidor de aislamiento

• Multímetro para las siguientes medidas: – Tensión en continua y alterna hasta 500 V – Intensidad en continua y alterna hasta 20 A – Resistencias• Medidor de corrientes de fuga• Detector de tensión• Analizador registrador de potencia y energía para co- rriente alterna trifásica• Equipo verificador de la sensibilidad de disparo de los interruptores diferenciales Fig. 5.57. Luxómetro.• Equipo verificador de continuidad de conductores.• Medidor de impedancia de bucle Para realizar comprobaciones de diferenciales tanto están-• Luxómetro con rango de medida adecuado para el dar como selectivos: alumbrado de emergencia – Corrientes de disparoLas empresas fabricantes de aparatos de medidas tienen en – Tiempo de disparoel mercado los aparatos específicos exigidos por el RBT. – Tensión de contactoComo ejemplo, de aquellos de los que no se ha hablado enesta Unidad, se ilustran los de la casa Koban del grupo Tem- – Medición de tensiónper: equipo verificador de la sensibilidad de disparo de in- – Medición de la resistencia de tierra por bucleterruptores diferenciales, pinza detectora de fugas, luxó-metro (véanse las Figuras 5.55, 5.56 y 5.57). Actualmente, los fabricantes de aparatos de medida están integrando la mayoría de las medidas obligatorias del Re- glamento Electrotécnico de Baja Tensión en un solo apara- to, con el fin de hacerlo más manejable y que a la vez sea capaz de almacenar los datos obtenidos de las distintas me- didas, así como procesarlas mediante PC. Es el caso del analizador de redes de la casa Koban de la Figura 5.58, del que además se ilustran algunos ejemplos de medida.Fig. 5.55. Comprobador de diferenciales. Fig. 5.58. Comprobador EUROTEST 61557 de KOBAN. 127 Este aparato, además de realizar la mayoría de las verifi- caciones de seguridad obligatorias en las instalaciones eléc- tricas, permite la intercomunicación con PC para recogidaFig. 5.56. Pinza detectora de fugas. y procesamiento de datos.

Las medidas que se pueden realizar con él son: – Comprobación de diferenciales – Resistencia de aislamiento – Intensidades, intensidades de pico y corrientes de fuga – Continuidad de conductores de protección – Medición de potencia y energía en monofásica – Continuidad – Factor de potencia – Resistencia de bucle e impedancia de bucle – Análisis de armónicos – Impedancia de línea A continuación se ilustran los esquemas de conexión de di- cho aparato para realizar algunas de las medidas que se – Posible corriente de cortocircuito pueden obtener con él. – Tensión / frecuencia – Resistencia de tierra – Resistividad del terreno L1 L2 – Secuencia de fases L3 N RCD PE Tensión general Interruptores R0 RE del sistema cerrados I∆ desconectada Cargas Fig. 5.61. Esquema de conexionado para la comprobación de interrupto- desconectadas res diferenciales mediante el Eurotest 61557. Fig. 5.59. Esquema de conexionado para la medida de la resistencia de aislamiento mediante el Eurotest 61557. L1 Z L N P1 C2 P2 C1 CEP N RC RP RE d > 5d Fig. 5.60. Esquema de conexionado para la medida de la resistencia de Fig. 5.62. Esquema de conexionado para medida de potencia y energía tierra mediante el Eurotest 61557. mediante el Eurotest 61557.128

Con ceptos bás i cosAmperímetro. Aparato destinado a medir intensidades. eaSe conecta en serie con la carga que se pretende medir. er = ᎏᎏ · 100 Valor realCampo de lectura. Es el correspondiente a la zonagraduada de la escala. Fasímetro. Aparato destinado a medir el factor de po-Campo de medida. Máxima medida que se puede tencia del circuito, solo para corriente alterna. Su cone-realizar con un aparato. xión es similar al vatímetro.Clase de precisión. Al realizar una medida ésta pue- Frecuencímetro. Aparato destinado a medir la fre-de tener mayor o menor precisión. Será más preciso cuencia del circuito, sólo para corriente alterna. Se co-aquel que tenga un valor menor en su clase. necta en paralelo. Medir. Es comparar una medida dada con otra que to- ea Máximo mamos como unidad. Clase = ᎏᎏ · 100 Valor final escala Megger. Aparato destinado a medir la resistencia de los aislamientos de las instalaciones eléctricas.Contador de energía eléctrica. Aparato destina- Método directo de medida. El que se realiza condo a medir el consumo de energía eléctrica tanto activa un aparato específico para la magnitud que se mide.como reactiva. Su conexión es similar al vatímetro. Método indirecto de medida. El que se realiza conConstante de medida. Valor por el que hay que mul- aparatos distintos de la magnitud que se mide, pero quetiplicar el valor leído para obtener el valor real. miden otras magnitudes que permiten deducir la magni-Cualidades de los aparatos de medidas eléctri- tud que queremos medir.cas. Sensibilidad, precisión, exactitud, fidelidad y rapidez. Óhmetro. Aparato destinado a medir resistencia eléc-Errores. Son las diferencias entre las medidas obtenidas trica. Se conecta directamente a la resistencia a medir.y las medidas reales. Pueden ser sistemáticos o accidenta- Ésta ha de estar desconectada y aislada del circuito delles. que forma parte.• Sistemáticos: Pinza amperimétrica. Aparato capaz de medir in- – Metodológicos: método inadecuado. tensidades sin necesidad de manipular las conexiones del circuito. – Ambientales: influencia del entorno en la medida. Polímetro. Aparato conmutable que puede realizar – Personales: falta de habilidad de quien realiza la medidas de distintas magnitudes eléctricas. medida. Telurómetro. Aparato destinado a medir la resistencia – Instrumentales: los achacables a los aparatos. de tierra de las instalaciones eléctricas.• Accidentales: Varímetro. Aparato destinado a medir potencia reac- – Error de cero: aparato mal calibrado. tiva sólo en corriente alterna. Se conecta igual que el va- tímetro. – Error de paralaje: mala colocación al medir. Vatímetro. Aparato destinado a medir potencia eléc-Error absoluto. Pertenece a los instrumentales, lo de- trica, tanto en continua como alterna (potencia activa enfinimos como la diferencia entre el valor leído y el va- corriente alterna). Está formado por dos bobinas (am-lor real. perimétrica y voltimétrica) que se conectan en serie y pa- ralelo, respectivamente, al circuito a medir. 129 ea = Valor leído – Valor real Voltímetro. Aparato destinado a medir tensiones o di-Error relativo. Es el referido al porcentaje de error ferencias de potencial. Se conecta en paralelo con el cir-que se comete en la medida por ese aparato. cuito que se pretende medir.

Ejercicios 7. Utilizando dos voltímetros de clase distinta y tomando el 1. Identifica los aparatos de medidas con los que cuenta el más preciso como patrón y el menos preciso como apa- taller. rato a evaluar, realiza varias medidas de tensión, ano- ta los valores de ambos y calcula el error absoluto, el 2. Identifica los símbolos de la Tabla siguiente: error relativo y la clase del aparato a analizar. Símbolo Significado I I L1Acti v idades U = 0 ÷ 230 V VP VX R Clase 1 Clase 1,5 1 N W Fig. 5.63. Esquema de conexiones. nº Voltímetro Lectura Voltímetro patrón Vp analizado Vx 1.ª Tabla 5.6. Significado de los símbolos. 2.ª 3.ª 3. Sobre un aparato específico, interpreta las inscripciones 4.ª del aparato, el campo de lectura y el alcance de medida. 5.ª 4. Mediante voltímetro, realiza medidas de tensión en las distintas fuentes que tenemos en el taller, en corriente Tabla 5.7. Tabla para recogida de datos. continua y en corriente alterna tales como pilas, fuen- tes de alimentación portátiles, cuadro de pruebas, et- cétera). 8. Realiza la medida de potencia consumida por una lám- 5. Mediante amperímetro, realiza medidas de consumo para mediante vatímetro. de distintas lámparas del taller, tanto en corriente con- 9. Con el montaje de la Figura 5.39 conectado a una red tinua como en corriente alterna (se puede utilizar la de corriente alterna, realiza la medida de tensión, in- lámpara portátil realizada en la Práctica 1.3-g de la tensidad y potencia activa, y deduce los valores de po- Unidad 1). tencia reactiva, potencia aparente y factor de potencia. 6. Mediante polímetro y pinza amperimétrica, realiza las La reactancia L1 será una reactancia de las utilizadas en 130 medidas de tensión e intensidad anteriores. También rea- los tubos fluorescentes. El ejercicio se podrá realizar liza medidas de resistencias cerámicas, de resistencias para distintos valores de potencias de las lámparas. Para de las lámparas y de continuidad en las instalaciones de comprobar los resultados, conecta en la instalación un prácticas. fasímetro y se mide el factor de potencia.

L1 Práctic a 1 ϕ W A PIA S Medida de tensiones E1 E2 E3 L1 N PE U = 230 V 1 N V F1 L1 2 N 1 N Acti v idades F2 2 N 1 1 X1 X9 2 2 N 1Fig. 5.64. Esquema de conexionado que incluye un fasímetro para medir X2 el factor de potencia. 2 1 E1 1 X6 1 X3Prácticas 2 2 X4 2Para esta Unidad se propone realizar el montaje de la ins- V E3 E2talación compuesta por la conexión de dos lámparas en se- 1rie en paralelo con otra lámpara, y todas accionadas des- X5de un interruptor. También se incluirá en la instalación una 2toma de corriente bipolar de 16 A, toda la instalación conprotección común. Esquema 5.1. Esquema de montaje para medida de tensiones.El montaje de la instalación se realizará incluyendo fichasde conexión para poder conectar los aparatos de medida Tensión Tensiónsin necesidad de manipular las conexiones. calculada medidaSobre el mismo montaje, se pretende realizar tres prácticas: Redla primera para medir tensiones, la segunda para medir in- Tensión de E1tensidades y la tercera para medir potencias. En todas se re-cogerán los resultados de la medida en la Tabla que se Tensión de E2acompaña a cada práctica. Tensión de E3Habrá que colocar los puentes necesarios para que la ins- Tensión en la tomatalación quede totalmente conectada. de corrienteEstas prácticas deben servir de aplicación tanto de la Uni- Tensión entre X1 y X5dad 3 como de la 5; por ello se propone que se realice el Tensión entre X1 y con-cálculo del circuito que luego se va a medir. Para ello se ductor de protección X9considerarán los datos siguientes: Tensión entre X5 y con-– Tensión de conexión de la instalación 230 V. ductor de protección X9 131– Lámpara E1; 130 V, 60 W. Tensión entre X1 y X2– Lámpara E2; 130 V, 40 W. Tabla 5.8. Medidas de tensiones.– Lámpara E3; 230 V, 60 W.

Práctic a 2 Práctic a 3 Medida de intensidades Medida de potencias L1 L1 N N PE PE 1 N 1 N F1 F1 2 N 2 N 1 N 1 N F2 F2 2 N 2 NActi v idades 1 1 1 1 X1 X9 X1 X9 2 2 2 2 1 1 X2 X2 2 2 1 E1 1 1 X6 E1 A 1 W X6 X3 1 2 1 X3 2 X4 2 X4 2 2 2 E3 E2 E3 E2 1 1 X5 X5 2 2 Esquema 5.2. Esquema de montaje para medida de intensidades. Esquema 5.3. Esquema de montaje para medida de potencias. Intensidad Intensidad Potencia Potencia calculada medida calculada medida Intensidad total Potencia total Intensidad de E1 Potencia de E1 Intensidad de E2 Potencia de E2 Intensidad de E3 Potencia de E3 Intensidad en E1 + E2 Potencia de E1 + E2 Intensidad en la toma Potencia en la toma de corriente de corriente Intensidad en el conductor de protección Tabla 5.10. Medida de potencias. Intensidad en X1 132 Intensidad en X6 Tabla 5.9. Medidas de intensidades.

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