INSTRUMENTACIÓN INSTRUMENTACIÓN MECATRÓNICA Nombre: Karla Pusdá Curso: 7mo Mecatrónica Fecha: 17-05-2017
M"!ICI#N $ %"&"%""NCIA A TI"%%A TI"%%A 1. TEMA: MA: TÉCNICA !" M"!ICI#N 2. OBJE OBJETI TIV VOS Consultar so're las t(cnicas de medición) acondicionamiento de
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•
se*ales + ,uestas a tierra Anal Anali. i.ar ar la in/o in/orm rmac ació ión n o'te o'teni nida da con con el n de cono conoce cerr su a,licación en el área de Instrumentación Mecatrónica
. CONT CONTEN ENI! I!O O .1 . 1 ME!I ME!ICI CIÓN ÓN !E MA"N MA"NIT ITU! U!ES ES
a medi medició ción n es un ,roc ,roceso eso 'ásic 'ásico o de la cien cienci cia a ue ue cons consist iste e en com,arar un ,atrón seleccionado con el o'3eto o /enómeno cu+a ma4nitud /sica se desea medir ,ara 6er cuántas 6eces el ,atrón este cont conten enid ido o en esa esa ma4n ma4nit itud ud "s dete deterrmina minarr la dime dimens nsió ión n de la ma4nitud de una 6aria'le en relación con una unidad de medida ,reesta'lecida + con6encional "s com,arar la cantidad desconocida ue ue uer uerem emos os dete determ rmin inar ar + una una cant cantid idad ad cono conoci cida da de la mism misma a ma4nitud) ue ele4imos como unidad Carlos Ci'etis) 20108 .1.1M#TO!O .1.1 M#TO!O !E ME!ICIÓN !IRECTA !IRECTA
a medida o medición diremos ue es directa) cuando dis,onemos de un instrumento de medida ue la o'tiene) as si deseamos medir la distancia distancia de un ,unto A a un ,unto ,unto 9) + dis,onemo dis,onemoss del instrumento instrumento ue nos ,ermite reali.ar la medición) esta es directa
Figura 1 Método de medición directa.
.1.2M#TO!O !E ME!ICIÓN IN!IRECTA
Medición indirecta es auella ue) reali.ando la medición de una 6aria'le) ,odemos calcular otra distinta) ,or la ue estamos interesados No siem,re es ,osi'le reali.ar una medida directa) ,orue no dis,onemos del instrumento adecuado ue necesitas tener) ,orue el 6alor a medir es mu+ 4rande o mu+ ,eue*o de,ende) ,orue :a+ o'stáculos de otra naturale.a) etc Carlos Ci'etis) 20108
Figura 2 Método de medición indirecta.
.2 ME!ICIÓN !E $UESTA A TIERRA .2.1M#TO!O !E %ENNER
e insertan cuatro electrodos en lnea recta en el suelo + a i4ual distancia a entre ellos "ntre los dos electrodos e;teriores " + <8) se
in+ecta una corriente de medida I mediante un 4enerador "ntre los dos electrodos centrales + "8) se mide el ,otencial
ΔV
mediante un 6oltmetro "l instrumento de medida utili.ado es un o:miómetro de tierra clásico ue ,ermite la in+ección de una corriente + la medida de
ΔV
"l
6alor de la resistencia % leda en el o:miómetro ,ermite calcular la resisti6idad mediante la si4uiente /órmula de cálculo sim,licada= ρw =2 π a R
Con=
ρ : resistividaden Ω. m
una ,ro/undidad de
en el ,unto situado de'a3o del ,unto >) a
h =3 a / 4
? a= 'ase de medida en m %= 6alor en
@8 %ecomendamos una medida con a B m como mnimo
Figura 3 Método de Wenner.
Nota= los t(rminos ) 6) $) D corres,onden a la anti4ua denominación utili.ada res,ecti6amente ,ara los electrodos ") ") + < I'(rica) 20158 .2.2M#TO!O !E SC&'UMBER"ER
a Enica di/erencia con el de Feener es ue se sitEa a ni6el del ,osicionamiento de los electrodos= la distancia entre las 2 ,icas e;teriores es 2d) la distancia entre las 2 ,icas interiores es A + el 6alor de la resistencia % 6isuali.ado en el o:miómetro ,ermite calcular la resisti6idad mediante la si4uiente /órmula : ρS
=( π . ( d ²− A ² / 4 ) . RS− ES )/ 4 "ste m(todo ,ermite a:orrar 'astante
tiem,o "n e/ecto) sólo de'en mo6erse los 2 electrodos e;teriores a di/erencia del m(todo de Fenner ue necesita des,la.ar los B electrodos a la 6e. Aunue el m(todo de c:lum'er4er ,ermite a:orrar tiem,o) el m(todo de Fenner es el más conocido + utili.ado u /órmula matemática es más sencilla I'(rica) 20158
Figura 4 Método de Shlumberger
. REFERENCIA A TIERRA
a ,uesta a tierra es una instalación de ca'les de ,rotección de color 6erde-amarillo ue 6an desde cada uno de los enc:u/es o ,artes metálicas8 de la instalación) :asta la tierra el terreno8 "n el terreno se :a'rá cla6ada una G,icaG o GelectrodoG en contacto directo siem,re con el terreno Todos los ca'les de la ,uesta a tierra estarán unidos) mediante la instalación de ,uesta a tierra) directamente con esta ,ica "sta ,ica o electrodo es a la ue se le suele llamar toma de tierra a instalación ,ermitirá el ,aso a tierra de las corrientes de de/ecto /u4as8 o las de descar4a de ori4en atmos/(rico ,eli4rosas directamente al terreno ,or los ca'les de ,rotección a tra6(s de la ,ica Al con3unto de la instalación es a lo ue se le llama GPuesta a TierraG %o3as) 20178 !e()*c*o)es + co)ce,-os bs*cos: •
T*erra /e $ro-ecc*0)= os sistemas el(ctricos se conectan a
tierra con el n de limitar la tensión ue ,udiera a,arecer en ellos) ,or estar e;,uestos a descar4as atmos/(ricas) ,or
intercone;ión en casos de /allas con sistemas de cone;iones su,eriores) o 'ien) ,ara limitar el ,otencial má;imo con res,ecta a tierra) ,roducto ,or la tensión nominal del sistema "ste ti,o de cone;ión se denominará Tierra de er6icio T*erra /e Ser*c*o: os eui,os el(ctricos se conectan a tierra ,ata e6itar ue la carcasa o cu'ierta metálica de ellos re,resente un ,otencial res,ecto de tierra ue ,ueda si4nicar un ,eli4ro ,ara el o,erario u usuario del eui,o "ste ti,o de cone;ión a tierra se denominará Tierra de •
Protección T*erra /e Reere)c*a= e entiende ,or tierra de re/erencia a la tierra ue se le asi4na ,otencial E3ec-ro/o /e T*erra: e entiende ,or electrodo de tierra a un conductor ca'le) 'arra) tu'o) ,laca) etc8 enterrado en contacto directo con la tierra o sumer4ido en a4ua ue este en contacto con la tierra e dice ue cuando un eui,o o instalación está conectado el(ctricamente a una malla o electrodo a tierra) este está ,uesto a tierra
OBJETIVOS !E USO !E REFERENCIA A TIERRA
"l o'3eti6o ,ara usar una ,uesta a tierra es ,ro,orcionar el ,unto de descar4a ,ara las carcasas) arma.ón o instalaciones) ase4urar ue las ,artes sin corriente) tales como arma.ones de los eui,os) est(n siem,re a ,otencial de tierra) aun en el caso de /allar en el aislamiento + ,ro,orcionar un medio eca. de descar4ar los alimentadores o eui,os antes de ,roceder en ellos a tra'a3os de mantenimiento TI$OS !E SISTEMAS !E $UESTAS A TIERRA
as ,uestas a tierra se ,ueden clasicar en /unción a su a la a,licación en la ue se los usará
Tabla 1 Tipos de sistemas de puestas a tierra
TI$O $ues-a a -*erra ,ara s*s-emas e34c-r*cos
$RO$ÓSITO EJEM$'O imitar 6olta3es ele6ado ue ,uedan resultar de ra+os) /enómenos de inducción o de contactos no intencionales con ca'les de 6olta3es más altos los $ues-a a "liminar de -*erra /e 3os ,otenciales toue ue e5u*,os ,udieran ,oner e34c-r*cos en ,eli4ro la 6ida + las ,ro,iedades) de /orma ue o,eren las ,rotecciones ,or so're corriente de los eui,os $ues-a a -*erra e) se6a3es e3ec-r0)*cas
"6itar la contaminación con se*ales en /recuencias di/erentes a la deseada
$ues-a a -*erra /e ,ro-ecc*0) e3ec-r0)*ca.
"6itar la destrucción de los elementos semiconductores ,or so're 6olta3es
$ues-a a -*erra /e ,ro-ecc*0) a-mos4r*ca .
Para drenar a tierra las corrientes ,roducidas ,or descar4as atmos/(ricas sin ma+ores da*os a ,ersonas + ,ro,iedades
ME!ICIONES !E TIERRAS
as caractersticas el(ctricas del terreno en el cual se entierran los electrodos de una instalación de tierra ,ermite conocer los e/ectos del com,ortamiento el(ctrico del terreno ,or ello nos interesa su resisti6idad) se ,rocede a medidas sistemáticas de la resistencia total de instalación de tierra o se 'usca la resistencia deseada) aumentando el nEmero de electrodos) la ,ro/undidad del entierro o con otro medio ue la ,ráctica lo aconse3e) se trata de lle4ar a un 6alor in/erior al má;imo) ue ,ermita contener el ,otencial de tierra entre 6alores adecuados no ,eli4rosos %o3as) 20178 a umica del terreno) la cantidad + la calidad de las sales minerales en el contenido ,ueden inHuir de modo nota'le en su resisti6idad a Ta'la muestra 6alores de resistencia de tierras res,ecto de la constitución del terreno Tabla 2 Resistiidad de algunos tipos de materiales interesantes a las instalaciones eléctricas.. RESISTENCIA
TERRENO
Relleno, ceniza, escoria, desechos de salmuera.
Arcilla, pizarra, suelo pedregoso, marga.
(OHM) 5/8 X 1.5 m
RESISTIVIDAD OHM X CM3
PROM. M/N MAX.
PROM. M/N MAX.
14 3.5 42
2.370
24 2 98
4.060 340
!"#$ con proporciones %aria&les de arena ' ripio.
93 6 800
15.800 1.000 135.000
Ripio, arena, piedras con pe(ue)as can*idades de arcilla, marga.
554 35 2.700
94.000 59.000 458.000
os materiales ue tienen los más altos 6alores de resisti6idad se ,ueden considerar como aislante) + los materiales ue ten4an los más 'a3os 6alores de resisti6idad como conductores no ,resentando ,ro'lemas de dimensionamiento de los electrodos) mientras ue s ori4inan ,ro'lemas de ,rotección ,ersonal a resisti6idad del terreno está mu+ inHuenciada ,rimordialmente ,or la :umedad + en menor medida no menos im,ortante ,or su tem,eratura) son tan si4nicati6os estos e/ectos) ue la resistencia del terreno disminu+e con el aumento de la :umedad + con el incremento de la tem,eratura Tabla 3 !"ecto de la humedad en la resistiidad del Terreno. CONTENIDO DE HUMEDAD % POR PESO
TERRENO
ARCILLA
RESISTIVIDAD
SUPERFICIAL
ARENOSA
OHM-CM 0.0
1,000 + 106
1,000 + 106
2.5
250,000
150,000.0
5.0
165,000
43,000
10
53,000
22,000
15
21,000
13,000
20
12,000
10,000
30
10,000
8,000
ME!ICION !E 'A RESISTIVI!A! !E' TERRENO
a medición de resistencia a tierra de electrodos es una t(cnica ue reuiere conocer a,arte del m(todo de medición) al4unos /actores ue a/ectan los resultados de las mediciones) + ue son= •
"l ti,o de ,rue'a
• •
"l ti,o de a,arato em,leado "l lu4ar /sico de las ,untas o electrodos de ,rue'a
a ma+ora de los instrumentos e;istentes ,ara la medición de la resistencia a tierra) se 'asan en el m(todo de la cada de ,otencial) este m(todo se reali.a con tres terminales
Figura # $rueba de resistencia de la tierra por el método de %a&da de $otencial o de Tres Terminales. '(bérica) 2*1#+
"ste m(todo se reali.a con tres electrodos se,arados) las cuales se conectan a los tres terminales del instrumento ,ara medición de la resistencia a tierra como se muestra en la 4ura B "s im,ortante aclarar ue en la 4ura se a,recia ue la tercera ,unta de ,rue'a es un electrodo 3o + no remo6i'le) esto es indicati6o de ue este m(todo al i4ual ue el anterior no solo es ,ara mediciones iniciales sino tam'i(n ,uede ser usado ,ara corro'orar mediciones anteriores o el estado de una ,uesta a tierra e;istente Al accionar el instrumento) se 4enera una corriente ue se in+ecta ,or los terminales C1JP1 retornando ,or el electrodo au;iliar de corriente C28 Al ,asar la corriente ,or la tierra) una cada de 6olta3e se 4enerará entre los terminales C1JP1 + el electrodo au;iliar de ,otencial conectado en P2 "l instrumento calcula la resistencia a tra6(s de la le+ de o:m
%JI !onde % %esistencia a tierra olta3e ledo entre el electrodo C1JP1 + el terminal P2 I Corriente de ,rue'a in+ectada ,or el instrumento 7. CONC'USIONES Para una ,uesta a tierra es necesario tomar en cuenta la •
•
a,licación en la ue se reuiere im,lementarla) de'ido a ue esto indica la /orma de ,roceder ,ara su instalación "n la medición de la resistencia a tierra) se toma en cuenta
los
6alores
de
:umedad)
tem,eratura
+
com,osición del terreno +a ue esto inHu+e de /orma •
directa ";isten 6arios m(todos ,ara la medición de la ,uesta a tierra entre los más usados está el de Fenner
8. BIB'IO"RAF9A
Carlos Ci'etis 5 de A'ril de 20108 >'tenido :tt,s=JJsites4oo4lecomJsiteJsicac'tis1L2Jin-t:e-nesJ2-
de
mediciondedi/erentesma4nitudesconmetodosdirectoseindirecto s I'(rica) C A e,tiem're de 20158 >'tenido de :tt,=JJc:au6inarnou;comJsitesJde/aultJlesJdocumentsJcatO4uiaOdeOmedicion OdeOtierraOed2,d/ %o3as) 201L8 Manual de ,uesta a tierra