CONTRASTACION CONTRASTACION DE INSTRUMENTOS OBJETIVO: El objetivo de este laboratorio es realizar la contrastación de los diferentes instrumentos que se utilizan en la medición medición de los parámetros eléctricos, utilizando instrumentos instrumentos patrón en cada caso: Contrastar es comparar un instrumento desconocido con otro conocido y perfectamente calibrado (patrón) para poder conocer los errores del primero. Se debe contrastar periódicamente todos los instrumentos de medida para saber el error con que se trabaja (mide) y si es posible corregirlo, algunos instrumentos instrumentos traen puntos de ajuste o calibración. Las Las norma normas s de calid calidad ad (por (por ejemp ejemplo lo las ISO) ISO) exige exigen n la cont contras rastac tación ión de todo todos s los los instrumentos de medida indicando: los datos del instrumento patrón, nro. de serie del mismo, mismo, fabrican fabricante, te, clase, clase, etc.. etc.. Este Este procedim procedimient iento o debe debe realizars realizarse e periódic periódicame amente nte de acuerdo a lo indicado por las normas. Además se debe llevar registro escrito de las contrastaciones y sus resultados.
FUNDAMENTO TEÓRICO: Los Los instr instrum umen entos tos de medi medició ción n lueg luego o de un tiemp tiempo o de utiliz utilizac ación ión requie requieren ren de una una verificac verificación ión de la sensibi sensibilida lidad d de medición medición para lo cual se realiza realiza la compara comparación ción o contrastación del instrumento con otro instrumento denominado instrumento patrón, que es un instrumento de alta precisión y de una sensibilidad que garantiza su constante de medición; estos instrumento utilizados para contrastación son de clase 1 o de laboratorio con precisiones que se acercan al cero porciento. Existen 2 formas de contrastación:
Contrastación Directa: es cuando se contrastan instrumentos del mismo tipo, por ejemplo voltímetros o amperímetros.
Contrastación Indirecta: cuando se contrastan un tipo de aparatos en función de otros, por ejemplo contrastar vatímetros contra amperímetros y voltímetros.
PROCEDIMIENTO: Utilizando un testigo, o un elemento de prueba que garantiza una medición estándar o única. Se realiza la medición de ambos instrumentos en forma simultánea, de manera que se obtenga las mediciones con un mínimo defecto. Ejemplo; Contrastación del ohmímetro. R= 9.9 “B” 20.1 R= 10.4 “A” 19.4
Se contrastaran diversos tipos de instrumentos: amperímetros voltímetros vatímetros de acuerdo a lo indicado realizando las correspondientes tablas de datos, gráficos de errores y de corrección de los mismos. Además se realizará una planilla para llevar el registro de los contrastes de un instrumento indicando los datos del instrumento: tipo, nro. de serie, fabricante, clase, modelo, etc.. Fecha del contraste, instrumento patrón y sus datos, resultado, observaciones, responsable y se volcaran los datos de los contrastes realizados.
Ejemplos de contraste:
CONTRASTE DIRECTO, CONTRASTE DE VOLTIMETROS: Uno o varios voltímetros se conectan entre sí y con un voltímetro patrón; se procede a alimentar con una fuente de tensión variable.
La Fig. 2 representa la curva de conversión o contrastación: que convierte el valor de la lectura del voltímetro en la del voltímetro patrón.
Para conocer los errores del instrumento que se ensaya se lo compara con otro instrumento cuya exactitud es superior y reconocida. La contrastación se realiza variando la tensión que se aplica a los instrumentos: se realiza la lectura del patrón y la del contrastado, luego podemos calcular el error
absoluto εa en cada caso. Se realiza la correspondiente tablas de valores y se grafica como indica las figuras. La curva de la Fig. 2 es muy cómoda porque permite la conversión directa de los valores que se midan con el Vx en Vp. La curva de la Fig. 3 permite conocer para cada valor de la escala de Vx el error que presenta la medición. Otra forma de presentar la corrección es la llamada “curva de corrección “, que es simplemente la curva de la Fig. 3 cambiada de signo Fig. 4. La corrección es igual al error absoluto pero con signo contrario.
CONTRASTE DE VATÍMETROS: Contrastar vatímetros significa alimentar al circuito con potencia lo cual puede significar un problema por la energía que se consume y la disipación de la misma con la consiguiente generación de calor. Las bobinas amperométricas de los vatímetros generalmente tienen una intensidad nominal de entre 2 y 5 A. Los circuitos voltimétricos tienen tensiones variables que normalmente superan los 100 V, siendo valores típicos 120 – 150 V. Adoptando los valores de 5 A y 120 V un contraste a fondo de escala exige ensayos entre 0 y 600 W, lo cual exige una carga capaz de disipar dicha potencia. En cambio si la bobina amperométrica tuviera un alcance de 0,5 o 1 A las potencias puestas en juego son aceptables. Por lo expuesto la contrastación directa solo se realiza con vatímetros de bajos alcances y se realiza en forma indirecta para los de mayor alcance.
CONTRASTACIÓN DIRECTA: Para realizar esta forma de contrastar se usa el circuito de la figura:
En este contraste puede usarse con base de comparación un vatímetro patrón o bien en CC un voltímetro y un amperímetro. Las gráficas o tablas de contrastación se obtienen de la misma forma que en el caso anterior.
CONTRASTACION INDIRECTA: Se realiza con el circuito de la figura. Para evitar el consumo de energía y la elevada disipación de potencia, se utilizan dos circuitos totalmente independientes: uno para alimentar las bobinas amperométricas y el otro par las voltimétricas. De este modo los instrumentos se excitan con U e I y por lo tanto indicaran una potencia que en realidad es ficticia, porque U e I pertenecen a distintos circuitos y solo se componen a través de los pares dentro de los vatímetros.
Cuando se necesita contrastar vatímetros en CA se utilizan auto-transformadores variables para excitar los dos circuitos. Se mide V, I y cos de ϕ. En este caso el Vatímetro patrón no es imprescindible aunque para contrastes rápidos se lo prefiere. El contraste completo de un vatímetro incluye variaciones del cos de ϕ que deben producirse deliberadamente, por lo cual uno de los generadores tendrá que experimentar variación de fase. Para eso se usa un variador de fase que es un simple motor trifásico de inducción con el rotor bloqueado al cual se le puede dar corrimientos angulares a voluntad. Alimentando el estator con CA trifásica se genera un campo rotante que excita a cada bobinado del rotor un poco antes o después en el tiempo según la posición angular o desfasaje que se da al rotor. De este modo se puede graduar con mucha precisión el desfasaje α entre las tensiones del estator y rotor. Además da la ventaja que permite adelantar o atrasar una tensión respecto de otra sin cambiar la tensión. Cuando se usa un variador de fase este mismo da el valor del desfasaje con lo que se puede suprimir el uso del cosfimétro en el circuito de contrastación. En caso de nuestra práctica como son circuitos de baja potencia se puede hacer la contrastación sin el agregado de resistencias variables, quedando el diagrama así.
CUESTIONARIO: 1.- hacer una descripción de las características de los elementos patrón que se utiliza como testigos. Para los parámetros eléctricos R, L, C.
2.- hacer una descripción detallada de los instrumentos patrón o instrumentos de alta precisión que se utiliza para contrastación de instrumentos. Como lo definimos anteriormente, una calibración refiere a revisar y ajustar de un instrumento su salida de modo que corresponda exactamente (o sea proporcional) a su entrada a través de un rango específico. Para calibrar un instrumento, debemos tener conocimiento de las cantidades de entrada y/o salida asociadas al instrumento bajo prueba. A un dispositivo usado como referencia para comparar su respuesta frente a la respuesta de un instrumento es llamado "calibration standard" o "patrón". En palabras simples, un patrón es algo que nosotros podemos utilizar para comparar un instrumento calibrado. Por tanto, cualquier calibración podrá solo ser tan buena como el patrón que estemos usando.
Los patrones o "calibration standards" se pueden dividir en dos categorías: patrones usados para "producir" un cantidad física precisa (por ejemplo presión, temperatura, voltaje, corriente, etc.), y patrones usados para simplemente "medir" una cantidad física con un alto grado de precisión. Un ejemplo de la primera categoría sería el uso de agua en ebullición (al nivel del mar) para "producir" una temperatura de 100 grados Celsius (212 grados Fahrenheit) para calibrar un indicador de temperatura, mientras que un ejemplo de la segunda categoría sería el uso de un termómetro de precisión de laboratorio para medir alguna fuente arbitraria de temperatura en comparación con el indicador de temperatura que estamos calibrando.
3.- ¿a que se denomina contrastación y cuáles son sus ventajas?. Hacer la descripción del procedimiento para hacer una contrastación eficiente. Contrastar es comparar un instrumento desconocido con otro conocido y perfectamente calibrado (patrón) para poder conocer los errores del primero. Existen 2 formas de contrastación:
Contrastación Directa: es cuando se contrastan instrumentos del mismo tipo, por ejemplo voltímetros o amperímetros.
Contrastación Indirecta: cuando se contrastan un tipo de aparatos en función de otros, por ejemplo contrastar vatímetros contra amperímetros y voltímetros. La ventaja de contrastar es obtener medidas más exactas reduciendo de esta manera los rangos de errores. Se debe contrastar periódicamente todos los instrumentos de medida para saber el error con que se trabaja (mide) y si es posible corregirlo, algunos instrumentos traen puntos de ajuste o calibración. Las normas de calidad (por ejemplo las ISO) exigen la contrastación de todos los instrumentos de medida indicando: los datos del instrumento patrón, nro. de serie del mismo, fabricante, clase, etc.. Este procedimiento debe realizarse periódicamente de acuerdo a lo indicado por las normas. Además se debe llevar registro escrito de las contrastaciones y sus resultados.
4.- ¿cuáles son las características para que un instrumento que no sea de altísima precisión o de prueba se pueda utilizar como instrumento patrón? Los instrumentos patrón usados para calibración en los talleres de instrumentación, deben ser enviados periódicamente a los laboratorios de metrología para su recalibración o re-estandarización, donde su exactitud es revisada comparándola con otro (de mejor precisión) patrón los cuales son comparados con otros estándares de calibración de nivel mucho más alto y en última instancia se contrastan con los normas intrínsecas. En casa paso de calibración en "cadena", hay un grado progresivo de incertidumbre. Las normas intrínsecas proseen la MENOR cantidad de incertidumbre, mientras que los instrumentos de campo (por ejemplo transmisores de presión, temperatura, etc.) presentan la mayor incertidumbre. Es importante que el grado de incertidumbre en la exactitud de un instrumento patrón sea SIGNIFICATIVAMENTE menor que el grado de incertidumbre que nosotros esperamos tener en el instrumento que estamos calibrando, de otra manera de nada serviría realizar la calibración. Esta razón de incertidumbres es llamada Test Uncerainty Ratio (Razón de incertidumbre de prueba) o TUR. Una buena regla es mantener un TUR de al menos 4:1 (idealmente sería de 10:1 o mejor), donde el instrumento patrón es muchas veces más exacto (menos incertidumbre) que los instrumentos de campo que estamos calibrando con el mismo.
5.- ¿Cuál es la importancia de la contrastación de instrumentos en la industria? Y ¿Cómo se puede obtener ventajas de este procedimiento? Es muy importante la contrastación de los instrumentos de medida en la industria, ya que los productos obtenidos de algún proceso dependen de las medidas de los instrumentos.
Si la lectura de los instrumentos no es lo más exacto posible, entonces la calidad de los productos disminuirá y también el precio. La ventaja del procedimiento de contrastación vendría a ser la calidad que se les da a los consumidores y reducir las pérdidas en los materiales y consumo.
