Instrumentos Electricos

Instrumentos de Medida Eléctrica

Propósito y Objetivos de este Manual

Este manual tiene como propósito introducir los diversos instrumentos de medición del voltaje, corriente y resistencia, los principios físicos bajo los cuales funcionan, y los procedimientos para llevar a cabo las mediciones.

Los objetivos de este manual se orientan al cumplimiento de los siguientes puntos:

1. Definir los conceptos básicos acerca de las medidas eléctricas.

2. Identificar los diferentes tipos de medidas eléctricas.

3. Reconocer las características de los instrumentos de medición eléctrica

Es importante comprender las consecuencias que el desconocimiento de los conceptos y principios explicados en este manual puede ocasionar en el ambiente, seguridad y salud ocupacional y en la calidad del producto final.

Introducción a las

Medidas Eléctricas

En este capítulo se mostrarán los principios básicos de funcionamiento de los aparatos eléctricos de medición y los distintos conceptos que los acompañan.

Conceptos Generales

Bajo el concepto de medir se entiende la acción de registrar numéricamente magnitudes cuyo conocimiento es importante, por ejemplo, para estudios de carácter científico, en el servicio de instalaciones, en la producción y distribución de bienes o energía.

Medir es comparar una magnitud correspondiente con una unidad apropiada

Magnitud de Medida es aquella magnitud física, química o de cualquier otro tipo, que se pretende medir.

En los métodos de medida se aprovechan determinadas propiedades o efectos del objeto de la medición para relacionar, en un dispositivo de medida apropiado y montado a este fin, la magnitud correspondiente con una unidad definida, o bien con uno o varios valores prefijados

Valor de Medida Es el de la magnitud de medida determinado con ayuda de un dispositivo adecuado. Se expresa como el producto del valor numérico por la unidad correspondiente.

El dispositivo de medida (denominado también instalación o equipo de medida) es el conjunto de todos aquellos componentes con los que se realiza un método de medida basado en un principio determinado. Si el dispositivo consta de un solo componente se denomina instrumento de medida.

Como instrumento de medida se designan también a aquellas partes de un dispositivo que son determinantes para las propiedades de medición (amplificador de medida, transformador de intensidad, patrones, etc.)

Los restantes componentes de un dispositivo de medida, que no son decisivos para las propiedades de medición, tales como fuentes de energía, elementos de ajuste, amplificadores de valor cero, conductores de unión, etc., se denominan aparatos auxiliares (accesorios).

Las partes de un dispositivo de medida que se pueden distinguir según su función (detectores, elementos de transformación y elaboración, emisores), no siempre forman componentes propios de aparatos.

Entre las partes de un dispositivo de medida se transmiten las llamadas señales de medida, que constituyen una medida de la magnitud pero que no tienen que ser iguales a ésta desde el punto de vista físico. Por ejemplo, el par de giro mecánico, como medida de la corriente eléctrica que pasa a través de un sistema, la corriente registrada en la salida de un amplificador como medida de la tensión de entrada, etc.

Mediciones Analógicas Mediciones Digitales

En éstas se puede representar y registrar de forma continua cualquier valor de la magnitud de medida, dentro del margen previsto. Por consiguiente, la señal de medida puede asumir cualquier valor que esté comprendido dentro del margen de señales que corresponda al de la medida.

En éstas se pueden representar únicamente y de forma discontinua, valores discretos de la magnitud de medida con una graduación más o menos fina. El valor de medida viene dado por la suma de pequeños valores parciales y se emite con ayuda de indicadores de cifras o impresores. Como la mayor parte de las magnitudes de medida pueden variar de forma continua, hay que cuantificarlas primeramente, es decir, dividirlas en escalones a los que se ha asignado una señal de medida discreta. Sólo algunos procesos de cómputos, tales como la medida de radiación (cuantos), proporcionan de por sí resultados cuantificados.

El valor de una magnitud determinado por un instrumento de medida no está exento de errores.

La diferencia entre el valor medido y el real se denomina error.

El error se expresa en las unidades de la magnitud correspondiente (error absoluto) o en porcentaje de un valor de referencia (error relativo) del margen de medida o del valor teórico.

Los límites de error en la técnica de medida son las desviaciones extremas, convenidas o garantizadas, hacia arriba o hacia abajo, de la indicación correcta o de un valor prescrito.

La precisión que se puede alcanzar en la medida depende sobre todo del instrumento utilizado, pero también de la constitución y del manejo del dispositivo completo de medida.

La influencia viene dada por modificaciones en la magnitud de salida como consecuencia de una desviación de la magnitud considerada respecto de su valor nominal, cuando todas las demás magnitudes variables mantienen su valor nominal.

Con frecuencia se indican valores nominales o márgenes nominales para diferentes magnitudes de influencia, esto significa que si se observan estas condiciones nominales, rigen los límites de error garantizados por el fabricante del aparato.

Margen de Medida

(De un aparato indicador o registrador). Viene dado por el margen de valores de la magnitud de medida, dentro del cual el aparato se atiene a los límites de error definidos por la clase correspondiente.

Comprende toda la escala del instrumento, puede ser más amplio que el margen de medida. Por ejemplo, al principio de la escala cuando la característica no es lineal o al final de la misma tratándose de márgenes de sobrecarga.

Margen de Indicación

Margen de Señalización

Es el correspondiente a la magnitud eléctrica de entrada de un instrumento de medida. Puede diferir del margen de medida en los dispositivos provistos de resistencias en serie y en paralelo, transformadores o amplificadores de medida.

La escala de un instrumento puede diseñarse para el margen de medida, mientras que el sistema se dimensiona y se ajusta según el margen de señalización prescrito por el circuito exterior.

Sensibilidad

Corresponde al aparato de medida, viene dada por la relación existente entre la variación de las indicaciones (no la del ángulo de desviación) y la modificación de la magnitud de medida ocasionada por aquellas. En la mayoría de los casos, a mayor sensibilidad corresponde un menor consumo propio.

Umbral de Medida o Valor de Reacción

Variación de la magnitud de medida que ocasiona, de forma reproducible, un cambio mínimo apreciable en la indicación. Los datos respecto de estos valores suelen ser muy ambiguos en la mayoría de los casos.

Punto Cero Mecánico

Es el que señala la aguja indicadora del instrumento de medida en estado de reposo. No tiene que ser necesariamente un punto de la escala.

No es necesario que el punto cero de la escala coincida con el punto cero mecánico.

Sistemas de Unidades

Los sistemas de unidades están compuestos de números determinados de unidades I básicas definidas independientemente, de las cuales se deducen las demás.

Sistema Internacional de Unidades (SI).

En el Sistema Internacional se han tomado como base las siguientes magnitudes y unidades:

Longitud Metro (m)

Masa Kilogramo (kg)

Tiempo Segundos (s)

Intensidad de corriente Amperio (A)

Temperatura Kelvin (K)

Intensidad Luminosa Candela (Cd)

Sistema Técnico de Medida.

En el Sistema Técnico se definen las siguientes magnitudes y unidades fundamentales:

Longitud Metro (m)

Fuerza Kilogramo fuerza (kgf) o Kilopondio (kp)

Tiempo Segundos (s)

Sistema Físico (CGS).

El sistema Físico (CGS) se basa en las tres unidades fundamentales centímetro, gramo, segundo.

Las unidades electrostáticas y electromagnéticas del sistema CGS se deducen por separado de las unidades fundamentales, con ayuda de las leyes de Coulomb.

Unidades Eléctricas y Magnéticas.

Principios Aplicables a la Técnica de Medidas

Fuerzas Electrostáticas entre Cargas Eléctricas.

Según la ley de Coulomb, sobre toda carga eléctrica que se encuentra en el campo de otra actúa una fuerza que depende de la magnitud de las cargas y de la disposición geométrica de sus portadores

Las cargas de igual signo se repelen y las de distinto signo se atraen.

En

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