Unidad 1 Mantenimiento Electrico APA

INSTITUT INS TITUTO O TECNOLÓGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS COATZACOALCOS INGENIERÍA MECÁNICA MANTENIMIENTO ELECTRICO Y ELECTRONICO

UNIDAD N° 01 INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS.

PRESENTADO POR: LUIS ENRIQUE DÍAZ

14080940 14080 940

8vo A

DOCENTE: ING.

COATZACOA COATZACOALCOS LCOS - VERACRUZ – M ÉXICO ÉXICO

2018 – 03 03 – 15 15

Encabezado: Instrumentos de medición para el mantenimiento de equipos eléctricos.

CONTENIDO INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS ................................................................................................................................ 1 1.1 INSTRUMENTACIÓN DE MEDICIÓN ME DICIÓN ELÉCTRICA BÁSICA. ................................ 1 1.1.1Tipos 1.1.1Tipos de d e medidores eléctricos en e n CD y CA. ................................................................ 10 1.1.2 AMPERÍMETRO........................................................................................................ 16 Amperímetros electromagnéticos..................................................................................... 17 Amperímetros electrodinámicos ...................................................................................... 18 Amperímetros digitales .................................................................................................... 18 1.1.3 VOLTÍMETRO. ............................................. ............................................................................................ ............................................................. .............. 20 1.1.4 ÓHMETRO. ................................................................................................................ 23 1.1.5 WATTMETRO. .......................................................................................................... 24 CONCLUSIÓN ........................................................................................................................ 26 BIBLIOGRAFÍA...................................................................................................................... 27


ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS Figura 1. Amperimetro. ............................................... ............................................................. ..............¡Err ¡Error! or! M arcador no no de de finido. finido. Figura 2. Diagrama del funcionamiento del am a mperímetro ........................................................ ....... ................................................... 2 Figura 3. Voltímetro ............................................ ............................................................................................ ....................................................................... ....................... 4 Figura 4. Diagrama del de l funcio funcio namien namiento to del vol vo ltímetro ............................................................ 5 Figura 5. Diagrama del de l funcio funcio namien namiento to del vol vo ltímetro . ..........¡Err ¡Error! or! M arcador no no de de finido. finido. Figura 6. Ohmímetro . ......................................................................................... ......................................... ....................................................................... ....................... 7 Figura 7. Diagrama del de l funcio funcio namien namiento to del ohmím o hmímetro etro ...........¡Err ¡Error! or! M arcador no no de de finido. finido. Figura Figura 8. Diagrama Diagrama para la la lectura de los los tres tipos tipos de onda onda………………………………...............10 Figura Figura 9. Amperíme Amperíme tro……………………………………………………………..........……17 Figura Figura 10. 10 . Co Conexi nexión ón de un amperíme amperíme tro en un circuito circuito……………………………………....20 Figura. Figura. 11. 11 . Co Conexi nexión ón de un voltíme voltíme tro en un circuito circuito………………………………………..23


ABSTRACT Mediante el uso de ellos se miden e indican magnitudes eléctricas, como corriente, carga, potencial y energía, o las características eléctricas de los circuitos, como la resistencia, la capacidad, la capacitancia y la inductancia. Además, que permiten localizar las causas de una operación defectuosa en aparatos eléctricos en los cuales, como es bien sabidos, no es posible apreciar su funcionamiento en una forma visual, como en el caso de un aparato mecánico. La información que suministran los instrumentos de medición eléctrica se da normalmente en una unidad eléctrica estándar: ohmios, voltios, amperios, culombios, henrios, faradios, vatios o julios.


INTRODUCCIÓN Existen diferentes tipos de instrumentos de medición eléctrica ya que es necesario obtener los datos como la corriente, intensidad de la corriente, la resistencia del circuito etc. Para que más adelante entendamos el porqué de las cosas y así poder dar soluciones más concretas en un futuro como ingenieros mecánicos. .

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 1

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 1.1 INSTRUMENTACIÓN DE MEDICIÓN ELÉCTRICA BÁSICA. Las mediciones eléctricas se realizan con aparatos especialmente diseñados según la naturaleza de la corriente; es decir, si es alterna, continua o pulsante. Los instrumentos se clasifican por los parámetros de voltaje, tensión e intensidad. De cualquier forma, la clasificac ión de los instrumentos de medición las detallaremos en el siguiente esquema: De esta forma, podemos enunciar los instrumentos de medición como el Amperímetro o unidad de intensidad de corriente. El Voltímetro como la unidad de tensión, el Ohmímetro como la unidad de resistencia y los Multímetro s como unidades de medición múltiples.

El Amperímetro: Es el instrumento que mide la intensidad de la Corriente Eléctrica. Su unidad de medida es el Amperio y sus Submúltiplos, el miliamperio y el micro-amperio. Los usos dependen del tipo de corriente, ósea, que cuando midamos Corriente Continua, se usara el amperímetro de bobina móvil y cuando usemos Corriente Alterna, usaremos el electromagnético. El Amperímetro de C.C. puede medir C.A. rectificando previamente la corriente, esta función se puede destacar en un Multímetro. Si hablamos en términos básicos, el Amperímetro es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente) con una resistencia paralela llamada Shunt. Los amperímetros tienen resistencias por debajo de 1 Ohmnio, debido a que no se disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito energizado.


Figura 1. Amperímetro. http://www.monografias.com/trabajos60/instrumentos-basicos-medicion/instrumentos bas icos-medicion.shtml

Figura 2. Diagrama del funcionamiento del amperímetro. http ://www.monografias.com/trabajos60/instrumentos-basicosmedicion/instrumentos-basicos-medicion.shtml

La resistencia Shunt amplía la escala de medición. Esta es conectada en paralelo al amperímetro y ahorra el esfuerzo de tener otros amperímetros de menor rango de medición a los que se van a medir realmente. Por ejemplo: Se tiene un amperímetro con escala hasta 100 mA y Resistencia Interna de 1000 Ohm ¿Qué Shunt necesita para ampliar la escala hasta 2 amperes? IT = IA + IS

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 3 IS = IT - IA Tenemos: IT: 2 amperes IA: 0,1 Amper RS: ¿? RA: 1000 Ohm

Uso del Amperímetro Es necesario conectarlo en serie con el circuito Se debe tener un aproximado de corriente a medir ya que, si es mayor de la escala del amperímetro, lo puede dañar. Por lo tanto, la corriente debe ser menor de la escala del amperímetro Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada. Si no se siguen estas reglas, las medidas no serían del todo confiable y se puede dañar el eje que soporta la aguja. Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero. Las lecturas tienden a ser más exactas cuando las medidas que se toman están intermedias a la escala del instrumento. Nunca se debe conectar un amperímetro con un circuito que este energizado.

Utilidad del Amperímetro

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 4 Su principal, conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento. Además, muchos Laboratorios lo usan al reparar y averiguar subidas de corriente para evitar el malfuncionamiento de un equipo Se usa además con un Voltímetro para obtener los valores de resistencias aplicando la Ley de Ohm. A esta técnica se le denomina el “Método del Voltímetro - Amperímetro”

El Voltímetro: Es el instrumento que mide el valor de la tensión. Su unidad básica de medición es el Voltio (V) con sus múltiplos: el Mega voltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub. múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continúas llamados voltímetros de bobina móvil y de tensiones alternas, los electromagnéticos. Sus características son también parecidas a las del galvanómetro, pero con una resistencia en serie. Dicha resistencia debe tener un valor elevado para limitar la corriente hacia el voltímetro cuando circule la intensidad a través de ella y además porque el valor de la misma es equivalente a la conexión paralela aproximadamente igual a la resistencia interna; y por esto la diferencia del potencial que se mide (I2 x R) no varía.

Figura 3. Voltímetro. http://www.monografias.com/trabajos60/instrumentos -basicos-medicion/instrumentos-basicosmedicion.shtml


Figura 4. Diagrama del funcionamiento del voltímetro. htt p://www.monografias.com/trabajos60/inst rumentos-basicosmedicion/instrumentos-basicos-medicion.shtml

Por ejemplo: Se quiere medir con un Voltímetro cuya resistencia total es de 2 M Ohm, la caída de tensión es una resistencia: R = 20 Ohm por donde circulan 5 A. “Aplicamos la Ley de Ohm”

VR = IR . R 5 A . 20 Ohm = 100 Voltios (según debería de marcar) “Midiendo con el Voltímetro especificado”

Figura 5. Diagrama del de funcionamiento de un voltímetro. http ://www.monografias.com/trabajos60/instrumentos-basicosmedicion/instrumentos-basicos-medicion.shtml

Ampliación de la escala del Voltímetro

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 6 El procedimiento de variar la escala de medición de dicho instrumento es colocándole o cambiándole el valor de la resistencia Rm por otro de mayor Ohmeaje, en este caso. Podemos dar como ejemplo: a) Se tiene un voltímetro con escala hasta 100 Volt. El Galvanómetro del Voltímetro tiene 4 Ohm de resistencia y admite 100 micro amperios. Se quiere calcular el valor de la resistencia para aumentar la escala hasta 200 Volt: R2 = R - RGalv como RT = VT IT R2 = VT - Rgalv IT R2 = 200 Volt - 4 Ohm = R2 = 1.999.996 Ohm 1 . 10-5 A * y se obtiene así la resistencia multiplicadora Para la escala de 100 Volt Uso del Voltímetro Es necesario conectarlo en paralelo con el circuito, tomando en cuenta la polaridad si es C.C. Se debe tener un aproximado de tensión a medir con el fin de usar el voltímetro apropiado Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada. Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.


Utilidad del Voltímetro Conocer en todo momento la tensión de una fuente o de una parte de un circuito. Cuando se encuentran empotrados en el Laboratorio, se utilizan para detectar alzas y bajas de tensión. Junto el Amperímetro, se usa con el Método ya nombrado

El Ohmímetro: Es un arreglo de los circuitos del Voltímetro y del Amperímetro, pero con una batería y una resistencia. Dicha resistencia es la que ajusta en cero el instrumento en la escala de los Ohmios cuando se cortocircuitan los terminales. En este caso, el voltímetro marca la caída de voltaje de la batería y si ajustamos la resistencia variable, obtendremos el cero en la escala.

Figura 6. Ohmímetro. http://www.monografias.com/trabajos60/instrumentos -basicos-medicion/instrumentos -basicosmedicion.shtml


Figura 7. Diagrama del funcionamiento del ohmímetro. http://www.monografias.com/trabajos60/inst rumentos-basicosmedicion/instrumentos-basicos-medicion.shtml

Generalmente, estos instrumentos se venden en forma de Multímetro el cual es la combinación del amperímetro, el voltímetro y el Ohmímetro juntos. Los que se venden solos son llamados medidores de aislamiento de resistencia y poseen una escala bastante amplia.

Uso del Ohmímetro La resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan mediciones inexactas. Se debe ajustar a cero para evitar mediciones erráticas gracias a la falta de carga de la batería. En este caso, se debería de cambiar la misma Al terminar de usarlo, es más seguro quitar la batería que dejarla, pues al dejar encendido el instrumento, la batería se puede descargar totalmente.

Utilidad del Ohmímetro

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 9 Su principal consiste en conocer el valor Óhmico de una resistencia desconocida y de esta forma, medir la continuidad de un conductor y por supuesto detectar averías en circuitos desconocidos dentro los equipos. El Multímetro analógico: Es el instrumento que utiliza en su funcionamiento los parámetros del amperímetro, el voltímetro y el Ohmímetro. Las funciones son seleccionadas por medio de un conmutador. Por consiguiente, todas las medidas de Uso y precaución son iguales y es multifuncional dependiendo el tipo de corriente (C.C o C.A.) El Multímetro Digital (DMM): Es el instrumento que puede medir el amperaje, el voltaje y el Ohmiaje obteniendo resultados numéricos - digitales. Trabaja también con los tipos de corriente Comprende un grado de exactitud confiable, debido a que no existen errores de paralaje. Cuenta con una resistencia con mayor Ohmiaje al del analógico y puede presentar problemas de medición debido a las perturbaciones en el ambiente causadas por la sensibilidad. Fuentes de Poder Son aparatos utilizados para darle una ganancia de electricidad regulada a los instrumentos de medición según resistencia (voltaje) e intensidad (amperaje). Las fuentes de poder utilizadas en Laboratorios son extraíbles y portables, lo cual hacen de este aparato algo bien práctico. Se dividen en dos tipos, los completos y los prácticos según la función o el Uso que tenga y son capaces de regular la salida de ganancia según los parámetros ya nombrados con un margen de error porcentual bajo para mejorar y dar practica a ejercicios de medición.


1.1.1Tipos de medidores eléctricos en CD y CA. TIPOS DE MEDIDORES DE C.A. Junto con los tres tipos diferentes de formas de onda se han diseñado tres principales tipos de instrumentos de medición, cada uno diseñado para responder a cada uno de tipos de formas de onda; estos son: 1. Medidores de lectura pico (tales como los voltímetros rf con detectores de diodo), 2. Medidores con respuesta al promedio, 3. Medidores rms (electrónicos o térmicos). Es interesante ver cómo cada tipo de medidor, habiendo sido calibrado con el valor rms de una onda seno, responde a otras formas de onda. En la siguiente tabla se compara las lecturas para tres diferentes tipos de forma de onda.

Figura 8. Diagrama para la lectura de los tres tip os de onda. htt p://www.monografias.com/trabajos60/instrumentos-basicosmedicion/instrumentos-basicos-medicion.shtml


FUENTES DE ERROR EN MEDICIONES DE C.A. Al realizar mediciones en c.a. es necesario considerar las siguientes magnitudes de influencia: 





Distorsión de armónica Factor de cresta, Ancho de banda, Rapidez de cambio (slew rate) Efecto de carga



Tensión de carga (burden voltage)



Ruido de línea.

Tipos de instrumentos de medición electrónicos Otra parte de la instrumentación es, como su nombre indica, el estudio de los instrumentos electrónicos. Éstos pueden ser parte del sistema que realizará la medida o ser el propio sistema. Algunos instrumentos son el multímetro, el osciloscopio, sondas, etc. Otros equipos no están directamente diseñados para las medidas, como las fuentes de alimentación. Un instrumento de medición capaz de mostrar instantáneamente valores digitales evitaría el juicio del operador en la lectura de la escala. La necesidad de facilitar la lectura, aun con iluminación insuficiente, fomenta la introducción de dispositivos que proporcionen lecturas digitales, y especialmente en el caso de herramientas como el micrómetro, el cual evita lecturas erróneas de la más pequeña graduación sobre el tambor de este. Con el objeto de proporcionar lectura digital, es necesario disponer de un mecanismo para convertir valores de datos analógicos en digitales. Fue necesario

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 12 realizar múltiples investigaciones para lograr un sistema de lectura digital en instrumentos de medición que utilizan contadores mecánicos y convertidores eléctricos A/D (analógico/digitales). En las etapas iniciales algunos fabricantes de equipo de medición elaboraron instrumentos como las cabezas micrométricas electro digitales, las cuales se instalaban sobre la platina de un Comparador óptico y se conectaban con un cable a un contador digital independiente. No tuvieron mucho éxito como dispositivos populares de medición porque eran poco prácticos y muy caros. Desde entonces, el desarrollo de la tecnología ha sido notable. Al final de los años 70, el arribo de nuevos tipos de instrumentos digitales de medición que no requerían cables fue favorecido por el rápido progreso de la tecnología de integrac ión en gran escala (LSI), junto con el desarrollo de pantallas digitales, como las de cristal líquido (LCD), y la miniaturización de las baterías. En 1982 entro al mercado el calibrador electro digital que fue un instrumento difícil de digitalizar debido a su pequeño tamaño. La adopción de tecnología electrónica avanzada no solo ha hallado el camino de los instrumentos electro digitales de medición, sino que también ha posibilitado la expansión de funciones de una forma que fue difícil lograr con sistemas mecánicos. El precio, inevitablemente, se incrementó, pero la mejor funcionalidad justifica el aumento. Las herramientas de medición con funciones múltiples también han estado disponibles debido ala aplicación de microprocesadores. Los requerimientos para mediciones exactas han intensificado el cumplimiento de estándares elevados en técnicas de fabricación. Los instrumentos electrodigitales dan valores de medición solo hasta un cierto lugar decimal, y no indican los valores de los datos a media graduación que permiten los tipos analógicos por estimación visual. Debido a esta limitación, y con el objeto de minimizar errores que surgen del truncamiento de fracciones que se acumulan en procesamientos complejos de datos como

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 13 cálculos estadísticos, los requerimientos se han incrementado para lograr una resolución mayor y así proporcionar un lugar decimal adicional. Para algunos tipos de mediciones, la lectura analógica es mejor. Los sistemas electrodigitales, sin embargo, han permitido nuevas aplicaciones, a las cuales no puede accederse con las herramientas convencionales de medición porque los sistemas electrodigitales pueden incorporar funciones de procesamiento de datos y proporcionar datos a dispositivos externos. Algunas de las futuras tendencias para los instrumentos electrodigitales de medición son las siguientes: A. Miniaturización y menor precio con un mínimo número de funciones con el objeto de remplazar los instrumentos convencionales de medición. B. Serán del tipo de propósito múltiple con muchas funciones y gran exactitud. C. Integración a sistemas de medición y control de calidad mediante conexión a procesadores de datos o computadores personales. D. El uso de sensores es muy extenso

Características de los instrumentos de medición eléctricos Un elemento imprescindib le para la toma de medidas es el sensor que se encarga de transformar la variación de la magnitud a medir en una señal eléctrica. Los sensores se pueden dividir en: Pasivos: los que necesitan un aporte de energía externa. Resistivos: son los que transforman la variación de la magnitud a medir en una variación de su resistencia eléctrica. Un ejemplo puede ser un termistor, que sirve para medir temperaturas. Capacitivos: son los que transforman la variación de la magnitud a medir en una variación de la capacidad de un condensador. Un ejemplo es un condensador con un material en el dieléctrico que cambie su conductividad ante la presencia de ciertas sustancias.

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 14 Inductivos: son los que transforman la variación de la magnitud a medir en una variación de la inductancia de una bobina. Un ejemplo puede ser una bobina con el núcleo móvil, que puede servir para medir desplazamientos. Activos: los que son capaces de generar su propia energía. A veces también se les llama sensores generadores. Un ejemplo puede ser un transistor en el que la puerta se sustituye por una membrana permeable sólo a algunas sustancias (IsFET), que puede servir para medir concentraciones. Nota: Walt Kester de Analog Devices, da una clasificación opuesta a la mencionada anteriormente, como ejemplo un termistor sería un sensor pasivo (necesita de un aporte de energía) y un termopar seria activo (no necesita aporte de energía externa). Otros ejemplos son: termopar, fotorresistencia, fotodiodo, fototransistor, condensador de placas móviles, sensor de efecto Hall, etc. A veces también se puede aprovechar una característica no deseada de un elemento, como la dependencia de la temperatura en los semiconductores, para usar estos elementos como sensores.

Instrumentos de inducción Los instrumentos de inducción funcionan a partir del campo magnético producido por dos electroimanes sobre un elemento móvil metálico (corrientes de Foucault). La medida es proporcional al producto de las corrientes de cada electroimán y por lo tanto, pueden utilizarse tanto en corriente continua como en corriente alterna. Se utilizan habitualmente para la medida de energía eléctrica.

Simbología de instrumentos

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 15 La simbología principalmente en los instrumentos digitales es indicada por su abreviatura. Esto siempre y cuando el display lo permita, pero en general a menos que se use uno genérico las escalas estarán indicadas en la parte exterior. Es importante conocer la simbología ya que en muchas ocasiones se fabrican instrumentos en países donde no existe un idioma como el del país destino así pues podemos encontrar algunos de estos repr4esentados universalmente como los de corriente directa.

O alterna A amperes Ωresistencia V voltaje por mencionar algunos

Instrumentos tipo rectificador Componente no lineal de un circuito que permite que fluya más corriente en un sentido que en otro. El uso más común del rectificador consiste en transformar corriente alterna (CA) en corriente directa (CD). DIODO. Conjunto de dos placas polarizadas de material semiconductor, que dejan pasar la corriente cuando su polarizació n coincide con la polarización del diodo, y evita el paso en el caso contrario.


1.1.2 AMPERÍMETRO Un amperímetro en términos generales, es un simple galvanómetro (instrumento para detectar pequeñas cantidades de corriente), con una resistencia en paralelo, llamada "resistencia shunt". Disponiendo de una gama de resistencias shunt , se puede disponer de un amperímetro con varios rangos o intervalos de medición. Los amperímetro s tienen una resistencia interna muy pequeña, por debajo de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito eléctrico. El aparato descrito corresponde al diseño original, ya que en la actualidad los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión en un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador qué realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente eléctrica circulante.

Figura 9. Amperímetro. http://www.monografias.com/trabajos60/instrumentos -basicos-medicion/instrumentos -basicosmedicion.shtml


Clases de amperímetros Los sistemas de medida más importantes son los siguientes: magnetoeléctrico, electromagnético, electrodinámico y digital, cada una de ellas con su respectivo tipo de amperímetro.

Amperímetros magnetoeléctricos Para medir la corriente que circula por un circuito se tiene que conectar el amperímetro en serie con la fuente de alimentació n y con el receptor de corriente. Así, toda la corriente que circula entre esos dos puntos va a pasar antes por el amperímetro. Estos aparatos tienen una bobina móvil que está fabricada con un hilo muy fino (aproximadamente 0,05 mm de diámetro) y cuyas espiras, por donde va a pasar la corriente que se quiere medir, tienen un tamaño muy reducido. Por todo esto, se puede decir que la intensidad de corriente, que va a poder medir un amperímetro cuyo sistema de medida sea magnetoeléctrica, va a estar limitada por las características físicas de los elementos que componen dicho aparato. El valor límite de lo que se puede medir sin temor a introducir errores va a ser alrededor de los 100 miliamperios, luego la escala de medida que se va a usar no puede ser de amperios, sino que debe tratarse de miliamperios. Para aumentar la escala de valores que se puede medir, se puede colocar resistencias en derivación, pudiendo llegar a medir amperios (aproximadamente hasta 300 amperios). Las resistencias en derivación pueden venir conectadas directamente en el interior del aparato o se pueden conectar externamente.

Amperímetros electromagnéticos Están constituidos por una bobina que tiene pocas espiras, pero de gran sección. La potencia que requieren estos aparatos para producir una desviación máxima es de unos 2 vatios. Para que

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 18 pueda absorberse esta potencia es necesario que sobre los extremos de la bobina haya una caída de tensión suficiente, cuyo valor va a depender del alcance que tenga el amperímetro. El rango de valores que abarca este tipo de amperímetros va desde los 0,5 A a los 300 A. Aquí no se pueden usar resistencias en derivación ya que producirían un calentamiento que conllevaría errores en la medida. Se puede medir con ellos tanto la corriente continua como la alterna. Siendo solo válidas las medidas de corriente alterna para frecuencias inferiores a 500 Hz. También se pueden agregar amperímetros de otras medidas eficientes.

Amperímetros electrodinámicos Los amperímetros con sistema de medida "electrod inámico" están constituidos por dos bobinas, una fija y una móvil.

Amperímetros digitales Estos amperímetros utilizan una resistencia de derivación y un convertidor analógico-digital (ADC).

Utilización Para efectuar la medida es necesario que la intensidad de la corriente circule por el amperímetro, por lo que éste debe colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. El amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible con la finalidad de evitar una caída de tensión apreciable (al ser muy pequeña permitirá un mayor paso de electrones para su correcta medida). Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, están dotados de bobinas de hilo grueso y con pocas espiras.

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 19 En algunos casos, para permitir la medida de intensidades superiores a las que podrían soportar los delicados devanados y órganos mecánicos del aparato sin dañarse, se les dota de un resistor de muy pequeño valor colocado en paralelo con el devanado, de forma que solo pase por éste una fracción de la corriente principal. A este resistor adicional se le denomina shunt . Aunque la mayor parte de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la intensidad total por lo que el galvanómetro se puede emplear para medir intensidades de varios cientos de amperios. La pinza amperimétrica es un tipo especial de amperímetro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la intensidad de la corriente.

Figura 10.- Conexión de un amperímetro en un circuito. http://www.monografias.com/trabajos60/instrumentos-basicosmedicion/instrumentos-basicos-medicion.shtml

En la figura 1 se muestra la conexión de un amperímetro (A) en un circuito, por el que circula una corriente de intensidad (I), así como la conexión del resistor shunt (R S). El valor de R S se calcula en función del poder multiplicador (n) que se quiere obtener y de la resistencia interna del amperímetro (R A) según la fórmula siguiente

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 20 Así, supongamos que se dispone de un amperímetro con 5 Ω de resistencia interna que puede

medir un máximo de 1 A (lectura a fondo de escala). Si se desea que pueda medir hasta 10 A, lo que implica un poder multiplicador de 10. La resistencia R S del shunt.

1.1.3 VOLTÍMETRO. Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Clasificación de los voltímetros. Podemos clasificar los voltímetros por los principios en los que se basa su funcionamiento:

Voltímetros electromecánicos. Estos voltímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en voltios. Existen modelos para corriente continua y para corriente alterna.

Voltímetros vectoriales. Se utilizan con señales de microondas. Además del módulo de la tensión dan una indicación de su fase.


Voltímetros digitales . Dan una indicación numérica de la tensión, normalmente en una pantalla tipo LCD. Suelen tener prestaciones adicionales como memoria, detección de valor de pico, verdadero valor eficaz (RMS), autorrango y otras funcionalidades. El sistema de medida emplea técnicas de conversión analógico-digital (que suele ser empleando un integrador de doble rampa) para obtener el valor numérico mostrado en una pantalla numérica LCD. El primer voltímetro digital fue inventado y producido por Andrew Kay de "Non-Linear Systems" (y posteriormente fundador de Kaypro) en 1954.

Uso. Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida.

Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora.


Figura 11. Conexión de un voltímetro en un circuito. http://www.monografias.com/trabajos60/instrumentos -basicosmedicion/instrumentos-basicos-medicion.shtml

En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la función del voltímetro presentando unas características de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento. En la figura se puede observar la conexión de un voltímetro (V) entre los puntos de a y b de un circuito, entre los que se ha de medir la diferencia de potencial. En algunos casos, para permitir la medida de tensiones superiores a las que soportarían los devanados y órganos mecánicos del aparato o los circuitos electrónicos en el caso de los digitales, se les dota de una resistencia de elevado valor colocada en serie con el voltímetro, de forma que solo le someta a una fracción de la tensión total. A continuación se ofrece la fórmula de cálculo de la resistencia serie necesaria para lograr esta ampliación o multiplicación de escala: donde N es el factor de multiplicación (N≠1)

R a es la Resistencia de ampliación del voltímetro R v es la Resistencia interna del voltímetro.


1.1.4 ÓHMETRO. Un óhmetro u ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. Su diseño se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia de baja medida, para luego, mediante un galvanómetro, medir la corriente que circula a través de la resistencia. La escala del galvanómetro que está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser fijo el voltaje de la batería, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa.

Encabezado: INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN PARA EL MANTENIMIENTO DE EQUIPOS ELÉCTRICOS 24 Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendrá Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba. Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvin. Dos terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida. El Óhmetro fue inventado por el físico alemán George Simon Alfred Ohm,

1.1.5 WATTMETRO. Es un instrumento de medición eléctrico que mide la potencia eléctrica, este está constituido por un voltímetro y un amperímetro ya que relacionados estos con la siguiente fórmula nos da como resultado la potencia. VA = W 

1 Características



2 Conexión



3 Wattmetro electrónico



4 Fuentes


Características El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas (bobinas de corriente), y una bobina móvil llamada (bobina de potencial).

Conexión Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los Wattmetro analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella. El resultado de esta disposición es que en un circuito de corriente continua, la deflexión de la aguja es proporcional tanto a la corriente como al voltaje, conforme a la ecuación W=VA o P=EI En un circuito de corriente alterna la deflexión es proporcional al producto instantáneo medio del voltaje y la corriente, midiendo pues la potencia real y posiblemente (dependiendo de las características de carga) mostrando una lectura diferente a la obtenida multiplica ndo simplemente las lecturas arrojadas por un voltímetro y un amperímetro independientes en el mismo circuito.

Wattmetro electrónico Los wattmetro electrónicos se usan para medidas de potencia directas y pequeñas o para medidas de potencia a frecuencias por encima del rango de los instrumentos de tipo electrodinamómetro.


CONCLUSIÓN Existen diferentes tipos de instrumentos de medición eléctrica ya que es necesario obtener los datos como la corriente, intensidad de la corriente, la resistencia del circuito etc. Para que más adelante entendamos el porqué de las cosas y así poder dar soluciones más concretas en un futuro como ingenieros mecánicos.

Unidad 1 Mantenimiento Electrico APA

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