¿Qué saber
para realizar una correcta medición eléctrica?
Caso:
Voltímetro.
Generalidades.
Debido
a la importancia del proceso a realizar en el campo de la electricidad, bien
sea cálculos, inspecciones, auditorias, controlar o cualquier otro proceso, es
necesario que los electricistas realicen correctamente las mediciones ya que en
este proceso de medición tendremos un valor numérico representativo de la
medida realizada.
Pero
este número obtenido no precisamente es idéntico al número de los cálculos matemáticos,
ya que existe una diferencia substancial entre los números obtenidos en la
medición con respecto a los cálculos realizados, esto según las características constructivas del instrumento seleccionado a la hora de medir y la pericia del electricista (Caso instrumento análogo).
Sin
embargo al efectuar la medición, será difícil determinar el valor decimal
exacto del número real puro del que nos hablan las matemáticas. Además, durante
la realización práctica de las medidas estas son en general imperfectas, porque
se pueden realizar con aparatos para los que no es posible garantizar la
absoluta ausencia de errores y los errores que se pueden obtener por la persona
que está midiendo.
Es
por ello que los que deban realizar las mediciones deben tener el conocimiento
sobre los instrumentos o equipos de medición, la seguridad de cómo utilizarlos, los modos de instalación y su uso,
para poder realizar una correcta interpretación de los resultados según el
proceso a cubrir.
Teniendo
esto a modo de introducción podemos continuar dando una pequeña explicación de
lo que es medir que no es más que “comparar
la magnitud correspondiente con una unidad apropiada” [1]. Cabe destacar
que la medida se puede realizar por dos procedimientos:
a) Medida directa:
Es la comparación entre dos magnitudes para ver si son iguales. Ejemplo:
contrastar una resistencia con otra resistencia patrón.
b) Medida indirecta:
La medida indirecta es la comparación entre una magnitud con otra de diferente
naturaleza, pero que guardan entre sí una relación. Ejemplo: mediante un
instrumento graduado previamente.
Bajo
estos conceptos entonces podemos agregar que el electricista al momento de
realizar la medición realiza la acción de registrar numéricamente el valor de
la magnitud que se quiere conocer con la finalidad de utilizar los datos en estudios
científicos, en máquinas e instalaciones eléctricas, en la generación,
transmisión y/o distribución de la energía eléctrica, u otro sector del campo eléctrico, de forma
directa o indirecta.
En
la siguiente tabla se pueden observar las diversas magnitudes más importantes
que podemos encontrar en un circuito eléctrico.
Magnitud
|
Símbolo
|
Unidad
|
Aparato de medición
|
|
Denominación
|
Símbolo
|
|||
Corriente
|
I
|
Amperio
|
A
|
Amperímetro
|
Resistencia
|
R
|
Ohmio
|
Ω
|
Óhmetro
|
Tensión
|
U
|
Voltio
|
V
|
Voltímetro
|
Potencia
|
P
|
Vatio
|
W
|
Vatímetro
|
Energía
|
E
|
Julio
|
W/h
|
Contador
de energía
|
Capacidad
|
C
|
Faradio
|
F
|
Capacímetro
|
Frecuencia
|
F
|
Hertzio
|
Hz
|
Frecuencímetro
|
Factor
de potencia
|
Cos φ
|
S/D
|
Cos φ
|
Cofímetro
|
Meléndez
(2020)
Elección del aparato de
medición.
Para
la elección de un aparato de medida, es decisivo, además de su precisión, el
margen de medida. Ya que las tolerancias indicadas y garantizadas se refieren
generalmente al valor máximo del margen de medida, lo que implica tener, en el
centro de la escala, una tolerancia doble con respecto al valor teórico. Por
este motivo, la zona de mayor interés es
la comprendida en el último tercio de la escala. Esto descrito es para los
instrumentos analógicos, ya que los instrumentos digitales dan directamente en
pantalla el valor medido.
Al
efectuar mediciones exactas con instrumentos de precisión, se han de observar
los siguientes puntos:
1. El
aparato debe estar colocado en posición aproximadamente horizontal y de forma
que no quede expuesto a movimientos. Esto según lo indicado en cuadrante (Ver
el símbolo del instrumento a revisar)
2. El
aparato se debe colocar a una distancia suficiente de las masas de hierro
(aproximadamente a 10 cm) y de los cables de energía. Si esto no es posible, y
se cuenta con la influencia de campos externos de gran intensidad, será
necesario comprobar si en el puesto de medida actúan campos perturbadores. Si
no tiene protección contra campos magnéticos
3. El
indicador debe señalar el punto cero de la escala cuando por el aparato de
medida no pase corriente. De no ser así, se corregirá la indicación ajustando
el dispositivo en uso.
4. Durante
la medición no se debe limpiar el cristal de la escala, puesto que éste se
puede cargar electrostáticamente e influenciar la indicación. Se eliminan
dichas cargas electrostáticas empañando el cristal.
Clasificación de los
instrumentos de medición eléctrica.
Todo
electricista puede y deber saber usar los distintos tipos de instrumentos de
medición eléctrica según lo requiera el trabajo en cuestión ya que algunos
circuitos requieren de mediciones muy exactas pero otros circuitos solo exigen
valores aproximados, así como saber la conexión correcta de cada instrumento ya
que es un factor muy importante para la seguridad de quienes lo operan y la
propia conservación del instrumento.
Además
cabe destacar que algunos instrumentos se usan para medir ya sea en corriente
alterna o corriente directa en base a esto podemos ver la siguiente figura.
Figura N° 1. Infografía de la clasificación
de los Instrumentos de medición.
Fuente:
Meléndez (2020)
Conexionado de los
instrumentos de medición (Voltímetro y el amperímetro).
A continuación presentamos las
gráficas donde se pueden apreciar los conexionados para el voltímetro y el
amperímetro. Los amperímetros se conectan a la línea cuya intensidad de
corriente se desea medir (serie), y los voltímetros se aplican entre los puntos
cuya diferencia de potencial se pretende determinar (paralelo).
Figura N° 2 Conexión del
Voltímetro y el amperímetro.
Tomada de: Manual de Contenido del Participante. Ternium
Un
amperímetro sólo debe producir una pequeña caída de tensión, es decir, que su
resistencia interna debe ser pequeña. Por el contrario, un voltímetro debe
absorber sólo una corriente de baja intensidad, es decir, que su resistencia
interna ha de ser la mayor posible.
Para
medir simultáneamente la tensión y la intensidad de la corriente se pueden
emplear los circuitos A (Montaje Largo) y B (Montaje Corto) esto se debe a que las resistencias internas de los aparatos
de medición influyen en el valor medido según la comparación de los valores de
las resistencias internas de los instrumentos con el valor de las resistencias
donde se quiere medir. Es por ello que se muestran a continuación para saber:
· Montaje largo se debe usar
cuando la resistencia que queremos medir es mucho mayor que la interna del
amperímetro.
· Montaje corto se debe usar
para medir resistencias de pequeño valor óhmico.
Figura N° 3: Montajes Largo (A) y Corto (B)
Tomada
de: Manual de Contenido del Participante. Ternium
·
En el circuito A se mide la
tensión correcta U y la intensidad I=I1+I2. A pesar de esto, este circuito es
apropiado si I1/I2 es grande.
· En el circuito B se mide la
intensidad correcta I y la tensión U= U1 + U2. No obstante, este circuito es
apropiado si U1/U2 es grande.
Figura N°4 Maneras de colocar la pinza amperimétrica
Tomada de: Manual de Contenido del Participante. Ternium
La
suma de las tres intensidades, al ser medidas juntas con la pinza amperimétrica,
es igual a 0. Esto es lo que sucederá si no se emplea el método correcto de
medición.
Condiciones normales de
funcionamiento de un instrumento de medida
Los
instrumentos de medida se fabrican para su funcionamiento óptimo, en lo que a
errores y exactitud se refieren, para condiciones normales de funcionamiento y
que están establecidas por convenciones internacionales; fuera de estas
condiciones normales, los fabricantes de instrumentos de medida no garantizan
la exactitud de dichos instrumentos.
Las
condiciones normales de funcionamiento típicas son las siguientes:
1.
Temperatura ambiente no superior a 20 °C. Cuando el instrumento de medida está
previsto para su funcionamiento a temperaturas diferentes a 20°C, estas
temperaturas deben indicarse en su cuadrante (panel frontal) o manual de
especificaciones.
2.
En instrumentos de medida para corriente alterna, la frecuencia en la que el
equipo está contrastado, debe indicarse en el cuadrante. Si no se indica, se
entiende que la frecuencia de contraste es de la de red local.
3.
En instrumentos de medida para corriente alterna (AC), se supone que han de
funcionar con formas de onda sinusoidales.
4.
Durante su empleo, la posición del instrumento de medida es la que está
indicada en el cuadrante.
5.
El instrumento de medida debe trabajar en ausencia de campos magnéticos
exteriores; en caso contrario, el instrumento debe estar provisto del
correspondiente blindaje magnético, cuya existencia se indica en su cuadrante.
Condiciones anormales de
funcionamiento de un instrumento de medida
Cuando
un instrumento de medida trabaja en condiciones diferentes a las consideradas
normales, aparecen errores adicionales, que deben sumarse a los errores que
aparecen en condiciones normales de funcionamiento. Como consecuencia, el
instrumento funciona fuera de los márgenes de exactitud previsto por el
fabricante.
Los
más importantes errores adicionales de un instrumento de medida suelen ser los
que se expresan a continuación:
· Error
por temperatura. Se produce cuando el instrumento
funciona fuera de los límites previstos de temperatura; en estas condiciones,
varían las propiedades de los materiales utilizados en la construcción del
instrumento, lo que puede ocasionar valoraciones erróneas en la medición.
· Error
por frecuencia. En algunos sistemas de medida, el
sistema motor y por lo tanto, la indicación del instrumento depende de la
frecuencia.
· Error
de forma de onda. Depende de la deformación de la forma
de onda sinusoidal, y aparece en los instrumentos cuyo momento motor depende
del valor medio de los valores de la corriente alterna que miden.
· Error
deposición. Se produce cuando se desplaza el centro de
gravedad del instrumento; en estos casos, la fuerza de la gravedad origina
momentos adicionales que provocan errores en los momentos motores. Este error
puede resultar importante en instrumentos cuyo eje es horizontal (por ejemplo,
los instrumentos para tableros eléctricos).
· Error
por influencia de campos magnéticos exteriores.
Este error depende de los campos magnéticos presentes en el exterior del
instrumento y, por lo tanto, de las intensidades, direcciones, frecuencias,
etc. de dichos campos.
Ejemplos de aplicación del
voltímetro para la comprobación y diagnosis de un circuito eléctrico.
La
revisión de las instalaciones eléctricas es fácil de realizar, siempre y cuando
se aplique la lógica para la verificación de las conexiones y esta se haga de
forma organizada.
Antes
de comenzar es importante tener a mano toda la documentación de lo que se va a
verificar (manuales, planos y/o esquemas eléctricos). Además, se debe tener un
entendimiento minucioso del funcionamiento del sistema o instalación a revisar.
De
no poseer información escrita es importante aplicar la ingeniería inversa. Es
decir levantar el esquema de conexión según se valla verificando la
instalación.
A
continuación, será posible usar el equipo adecuado y seguir el procedimiento
correcto.
Una
vez inspeccionado el circuito se nos pueden presentar dos posibilidades en la
instalación eléctrica:
· Circuito abierto: un
circuito está abierto cuando no hay continuidad a través de una sección de
dicho circuito (cable cortado, mala conexión, otra)
· Circuito en cortocircuito:
hay dos tipos de cortocircuitos:
- Cuando un circuito entra en contacto con otro circuito
y causa una modificación del valor óhmico del circuito.
- Cuando un circuito entra en contacto con una fuente de
masa (carrocería, bastidor, soportes, etc.) y conecta el circuito a masa.
Método de comprobación del
voltaje
En
todo circuito eléctrico, puede encontrarse un punto en que el circuito esté
abierto, haciendo una comprobación metódica del sistema midiendo la presencia
de voltaje.
Esto
se realiza conmutando el multímetro en la función para medir tensiones (V).
Conectar
una punta de medición del multímetro a un punto donde se conoce el voltaje
(entrada del interruptor termomagnético) y comenzar probando por un extremo del
circuito llegar hasta el otro extremo.
Fuente: Meléndez (2020)
· Con la punta en la salida
del interruptor termomagnético, intentar medir el voltaje entre él y la entrada
del primer toma-corriente de la línea donde se está verificando la conexión, si
V es 0 el conductor no está roto, ni abierto. Si existe una diferencia de
potencial grande quiere decir que el conductor está abierto o desconectado en
alguno de los dos extremos.
· Este paso se repite hasta
tanto se encuentre la falla.
Referencias:
GUÍA
PARA EL MANEJO DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN UTILIZADOS EN LAS AUDITORIAS ENERGÉTICAS.
Mirla Crespo, Leadina Sánchez, Carmen Vásquez. 2015. Caracas-Venezuela.
Folletos técnicos
consultados:
El
ABC de la seguridad en las mediciones eléctricas. Fluke. Nota de aplicación.
Consultado en: https://www.cedesa.com.mx/pdf/fluke/fluke-175_nota.pdf
Paginas consultadas:
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