INTRODUCCION

A continuación, se representaran en este trabajo los instrumentos que utilizamos en los Laboratorios para medir las diferentes tensiones, resistencias, y otras variaciones de electricidad que tengan circuitos y equipos de nuestro uso diario o de experimentación.

Dichos instrumentos nos ayudan a mantener a circuitos y equipos en un optimo funcionamiento basándonos en ecuaciones y comparaciones en lo que respecta al flujo de electricidad.

Los parámetros que distinguen el Uso de los instrumentos de medición son:

La intensidad la miden los Amperímetros.La tensión la miden los Voltímetros.

Además el Ohmimetro mejora el circuito (Amperímetro – Voltímetro) y el Multimetro reúne todas las funciones de los tres antes mencionados.

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 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 Ohmimetro como la unidad de resistencia y los Multimetros como unidades de medición múltiples.

MEDIDORES USADOS EN LABORATORIO

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 Multimetro. 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.

La resistencia Shunt amplia 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.

Uso del Amperímetro

a)Es necesario conectarlo en serie con el circuito

b)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

c)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.

d)Todo instrumento debe ser inicialmente ajustado en cero.

e)Las lecturas tienden a ser más exactas cuando las medidas que se toman están intermedias a al escala del instrumento.

f)Nunca se debe conectar un amperímetro con un circuito que este energizado.

Utilidad del Amperímetro

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 equipoSe 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 Megavoltio (MV) y el Kilovoltio (KV) y sub.-múltiplos como el milivoltio (mV) y el micro voltio. Existen Voltímetros que miden tensiones continuas 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.

Ampliación de la escala del Voltímetro

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 Ohmiaje, en este caso.

Uso del Voltímetro

a)Es necesario conectarlo en paralelo con el circuito, tomando en cuenta la polaridad si es C.C.

b)Se debe tener un aproximado de tensión a medir con el fin de usar el voltímetro apropiado

c)Cada instrumento tiene marcado la posición en que se debe utilizar: horizontal, vertical o inclinada.

d)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 Ohmimetro:

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

Uso del Ohmimetro

a)La resistencia a medir no debe estar conectada a ninguna fuente de tensión o a ningún otro elemento del circuito, pues causan mediciones inexactas.

b)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

c)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 Ohmimetro

Su principal consiste en conocer el valor Ohmico 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

Galvanómetros:

Los galvanómetros son los instrumentos principales en la detección y medición de la corriente. Se basan en las interacciones entre una corriente eléctrica y un imán. El mecanismo del galvanómetro está diseñado de forma que un imán permanente o un electroimán produce un campo magnético, lo que genera una fuerza cuando hay un flujo de corriente en una bobina cercana al imán. El elemento móvil puede ser el imán o la bobina. La fuerza inclina el elemento móvil en un grado proporcional a la intensidad de la corriente. Este elemento móvil puede contar con un puntero o algún otro dispositivo que permita leer en un dial el grado de inclinación.

El galvanómetro de inclinación de D'Arsonval utiliza un pequeño espejo unido a una bobina móvil y que refleja un haz de luz hacia un dial situado a una distancia aproximada de un metro. Este sistema tiene menos inercia y fricción que el puntero, lo que permite mayor precisión. Este instrumento debe su nombre al biólogo y físico francés Jacques D'Arsonval, que también hizo algunos experimentos con el equivalente mecánico del calor y con la corriente oscilante de alta frecuencia y alto amperaje (corriente D'Arsonval) utilizada en el tratamiento de algunas enfermedades, como la artritis. Este tratamiento, llamado diatermia, consiste en calentar una parte del cuerpo haciendo pasar una corriente de alta frecuencia entre dos electrodos colocados sobre la piel. Cuando se añade al galvanómetro una escala graduada y una calibración adecuada, se obtiene un amperímetro, instrumento que lee la corriente eléctrica en amperios. D'Arsonval es el responsable de la invención del amperímetro de corriente continua.

Sólo puede pasar una cantidad pequeña de corriente por el fino hilo de la bobina de un galvanómetro. Si hay que medir corrientes mayores, se acopla una derivación de baja resistencia a los terminales del medidor. La mayoría de la corriente pasa por la resistencia de la derivación, pero la pequeña cantidad que fluye por el medidor sigue siendo proporcional a la corriente total. Al utilizar esta proporcionalidad el galvanómetro se emplea para medir corrientes de varios cientos de amperios.

Los galvanómetros tienen denominaciones distintas según la magnitud de la corriente que pueden medir.

Electrodinamómetros:

Sin embargo, una variante del galvanómetro, llamado electrodinamómetro, puede utilizarse para medir corrientes alternas mediante una inclinación electromagnética. Este medidor contiene una bobina fija situada en serie con una bobina móvil, que se utiliza en lugar del imán permanente del galvanómetro. Dado que la corriente de la bobina fija y la móvil se invierte en el mismo momento, la inclinación de la bobina móvil tiene lugar siempre en el mismo sentido, produciéndose una medición constante de la corriente. Los medidores de este tipo sirven también para medir corrientes continuas.

Medidores de aleta de hierro:

Otro tipo de medidor electromagnético es el medidor de aleta de hierro o de hierro dulce. Este dispositivo utiliza dos aletas de hierro dulce, una fija y otra móvil, colocadas entre los polos de una bobina cilíndrica y larga por la que pasa la corriente que se quiere medir. La corriente induce una fuerza magnética en las dos aletas, provocando la misma inclinación, con independencia de la dirección de la corriente. La cantidad de corriente se determina midiendo el grado de inclinación de la aleta móvil.

Medidores de termopar:

Para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores que dependen del efecto calorífico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasar la corriente por un hilo fino que calienta la unión de termopar. La electricidad generada por el termopar se mide con un galvanómetro convencional. En los medidores de hilo incandescente la corriente pasa por un hilo fino que se calienta y se estira. El hilo está unido mecánicamente a un puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de corriente.

El Multimetro:Como instrumento de medición también se llama Polimetro Multitester multimetro TesterEl Multimetro analógico: Es el instrumento que utiliza en su funcionamiento los parámetros del amperímetro, el voltímetro y el Ohmimetro. 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 Multimetro 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.

Otros tipos de mediciones y de medidores

Puente de Wheatstone

Las mediciones más precisas de la resistencia se obtienen con un circuito llamado puente de Wheatstone, en honor del físico británico Charles Wheatstone. Este circuito consiste en tres resistencias conocidas y una resistencia desconocida, conectadas entre sí en forma de diamante. Se aplica una corriente continua a través de dos puntos opuestos del diamante y se conecta un galvanómetro a los otros dos puntos. Cuando todas las resistencias se nivelan, las corrientes que fluyen por los dos brazos del circuito se igualan, lo que elimina el flujo de corriente por el galvanómetro. Variando el valor de una de las resistencias conocidas, el puente puede ajustarse a cualquier valor de la resistencia desconocida, que se calcula a partir los valores de las otras resistencias. Se utilizan puentes de este tipo para medir la inductancia y la capacitancia de los componentes de circuitos. Para ello se sustituyen las resistencias por inductancias y capacitancias conocidas. Los puentes de este tipo suelen denominarse puentes de corriente alterna, porque se utilizan fuentes de corriente alterna en lugar de corriente continua. A menudo los puentes se nivelan con un timbre en lugar de un galvanómetro, que cuando el puente no está nivelado, emite un sonido que corresponde a la frecuencia de la fuente de corriente alterna; cuando se ha nivelado no se escucha ningún tono.

Vatímetros

La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro, un instrumento parecido al electrodinamómetro. El vatímetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la bobina móvil se conecta en serie con una resistencia grande y sólo deja pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente. La inclinación resultante de la bobina móvil depende tanto de la corriente como del voltaje y puede calibrarse directamente en vatios, ya que la potencia es el producto del voltaje y la corriente.

A-A´: bobina de intensidad o amperimétrica. M-N : bobina de tensión o voltimétrica.

Un vatímetro mide potencia instantáneia, siempre mide vatios.El vatímetro tiene cuatro fases. La bobina amperimétrica está en serie con la fase y la voltimétrica en derivación.

Contadores de servicio:

El medidor de vatios por hora, también llamado contador de servicio, es un dispositivo que mide la energía total consumida en un circuito eléctrico doméstico. Es parecido al vatímetro, pero se diferencia de éste en que la bobina móvil se reemplaza por un rotor. El rotor, controlado por un regulador magnético, gira a una velocidad proporcional a la cantidad de potencia consumida. El eje del rotor está conectado con engranajes a un conjunto de indicadores que registran el consumo total.

Vatihorímetro:

Un vatihorímetro mide la potencia instantanea por tiempo. Medirá Kwh. El vatihorímetro no es mas que un contador de electricidad y puede estar formado por uno o mas vatímetros.

R·I : tensión activa, real u ohmica. XL·I : tensión reactiva, inductiva ó magnética.

Z·I : tensión aparente, (la que mide el voltímetro)

Chispómetro:

Sirve para medir la rigidez dieléctrica de un aislante líquido o sólido.Para medir la rigidez dieléctrica vamos aplicando poco a poco una tensión con un regulador, que iremos aumentando hasta que de ionice el aceite y se produzca una chispa al romperse la rigidez dieléctrica.

Dielectro: aislante y refrigerante.

Megüer:

Es un medidor de aislamiento (mide los valores de resistencia de aislamiento) y se utiliza para hallar el aislamiento entre conductores y máquinas electrotécnicas.Según la instrucción M.I.B.T.- 0,17 deberá tener un valor de 100 W·v como mínimo según sea la tensión de servicio. Esta norma es de obligado cumplimiento para la puesta en marcha de cualquier instalación en la industria, comercio, en casa, etc.

1/2 Megón: instalaciones aisladas correctamente. Menos de 1/2 Megón: instalaciones incorrectamente aisladas.

1 Megón = 1000.000 W de aislamiento.

SE AUMENTA LA TENSIÓN

(ESPIRAS)

Chispometro

AceiteDielectro

220 V

Chispa que atraviesa el dielectro

Megüer

Sensibilidad de los instrumentos:

La sensibilidad de un instrumento se determina por la intensidad de corriente necesaria para producir una desviación completa de la aguja indicadora a través de la escala. El grado de sensibilidad se expresa de dos maneras, según se trate de un amperímetro o de un voltímetro.

En el primer caso, la sensibilidad del instrumento se indica por el número de amperios, miliamperios o microamperios que deben fluir por la bobina para producir una desviación completa. Así, un instrumento que tiene una sensibilidad de 1 miliamperio, requiere un miliamperio para producir dicha desviación, etcétera.

En el caso de un voltímetro, la sensibilidad se expresa de acuerdo con el número de ohmios por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. Para que un voltímetro sea preciso, debe tomar una corriente insignificante del circuito y esto se obtiene mediante alta resitencia.

El número de ohmios por voltio de un voltímetro se obtiene dividiendo la resistencia total del instrumento entre el voltaje máximo que puede medirse. Por ejemplo, un instrumento con una resistencia interna de 300000 ohmios y una escala para un máximo de 300 voltios, tendrá una sensibilidad de 1000 ohmios por voltio. Para trabajo general, los voltímetros deben tener cuando menos 1000 ohmios por voltio.

CONCLUCIONES

En el Laboratorio, necesitaremos conocimiento y Uso de los instrumentos que nos servirán para corregir, rectificar y mantener circuitos eléctricos que construiremos más adelante.

Es importante conocer de que forma vamos a usar los instrumentos como el Multimetro, pues si le damos un Uso indebido, podemos dañar dicho instrumento u obtener cálculos inexactos que a la larga puedan dañar el trabajo que estemos haciendo.

Debemos además de conocer ciertas formulas y Leyes en las que tengamos que vaciar los Datos de Medición para obtener resultados confiables y por consiguiente, un optimo trabajo.

COMO USAR EL MULTIMETRO

En ésta lección practicaremos con mediciones de voltajes, corrientes, y resis-tencias utilizando el Multímetro o Téster Analógico. Este instrumento, está compuesto básicamente, por una aguja que se desplaza sobre una escala gra-duada, una llave selectora de escalas y las puntas de prueba.

INTRODUCCION

Comenzamos con la medición del voltaje en una pila de 1,5 Volt, algo gastada, para ver en qué estado se encuentra la misma. Para realizar la medición de voltajes, co-locamos la llave selectora del multímetro en el bloque “DCV” siglas correspondien-tes a: Direct Current Voltage, lo que traducimos como Voltaje de Corriente Continua, puesto que la pila constituye un generador de corriente contínua.

Colocamos la punta roja en el electrodo positivo de la pila, la punta negra en el ne-gativo, la llave selectora en la posición “2,5“ y efectuamos la medición.

Lo vemos en la figura 1. La llave selectora indica el valor máximo que podemos me-dir de tensiones continuas en volt. Como hemos seleccionado 2,5 Volt, entonces la escala que tiene como máximo valor el número “250”, se transformará en un valor máximo de 2,5 Volt, luego, en la misma escala:

El número 200 equivale a: 2 Volt150 equivale a: 1,5 Volt100 equivale a: 1 Volt50 equivale a: 0,5 Volt

Estos valores los podemos apreciar en la cuarta escala graduada (comenzando desde arriba) en la figura 2. Al efectuar la medición, la aguja quedará entre dos nú-meros de la escala seleccionada.

FIGURA 1

 

FIGURA 2

 

Al número menor lo llamaremos: “Lectura menor”, y al número mayor, “Lectura Ma-yor”. A la Lectura menor, se le deberá sumar la cantidad de divisiones que tenemos, hasta donde se detuvo la aguja. El valor de cada una de las divisiones, se calcula mediante la fórmula:

Vdiv. = (LM - Lm) ÷ Cdiv.

Donde:

Vdiv. = Valor de cada divisiónLM = Lectura MayorLm = Lectura menorCdiv.= cantidad de divisiones entreLm y LM.

En nuestro caso resulta:

Vdiv.= (1,5V - 1V) ÷ 10 = 0,05V

Finalmente, el valor medido, resulta de sumar a la Lectura menor, la cantidad de di-visiones hasta donde se detuvo la aguja, o sea, nueve divisiones, por lo tanto:

Valor medido = 1 V + 9 x 0,05 V = 1,45V

Cuando realizamos la medición de Voltajes o Corrientes con el multímetro, pueden ocurrir cuatro posibilidades con la aguja, y éstas son:

1 - La aguja no se mueve.

2 - La aguja se desplaza hacia la izquierda.

3 - Se desplaza hacia la derecha, pero en forma muy rápida y golpeando en el final de la escala.

4 - Se desplaza hacia la derecha suavemente y se detiene indicando un valor determinado.

En el primer caso, puede ocurrir que el elemento que estamos midiendo, no dispone de tensión eléctrica alguna, o bien que alguna de las puntas no esté haciendo buen contacto.

En el segundo caso, se trata de una inversión de polaridad, solucionándose el pro-blema, simplemente invirtiendo la posición de las puntas del Multímetro.

En el tercer caso, tenemos el problema de haber seleccionado una escala menor al valor que estamos midiendo, entonces, retiramos rápidamente las puntas y selec-cionamos una escala mayor.

El cuarto caso, es el resultado de haber seleccionado una escala cuyo valor máxi-mo, supera el voltaje a medir. En este caso, podríamos seleccionar una escala me-nor o mayor, con la finalidad de que la aguja se detenga en la zona central de la es-cala (zona de mayor precisión).

 

COMO HACER LAS MEDICIONES DE CORRIENTE ELECTRICA

El circuito propuesto está formado por un generador (batería de 9 Volt), dos resisto-res (R1 y R2), conectados en serie. Sabiendo que en un circuito serie, la corriente es la misma en todos sus puntos, podríamos colocar el miliamperímetro en cual-quier lugar del circuito, por ejemplo.

Antes de R1, entre R1 y R2, o después de R2.

En primer lugar colocamos la punta roja en el terminal positivo del instrumento y la punta negra en el Terminal negativo. Luego debemos intercalar el amperímetro en el circuito de modo que la corriente pase por él; es decir que el amperímetro debe conectarse en serie con los demás componentes del circuito en los que se quiere

FIGURA 3

 

FIGURA 4

 

FIGURA 5

 

FIGURA 6

 

FIGURA 7

 

FIGURA 8

 

medir la corriente, tal como se muestra en la figura 3.

El circuito fue abierto a fin de conectar las puntas de prueba del amperímetro, de manera que el instrumento quede en serie con el circuito.

En la figura 4 tenemos armado el circuito y realizamos la medición. Utilizando el blo-que “DCmA”, con la llave selectora en la posición “25mA”, debemos utilizar la escala que va de 0 a 250, correspondiente al rango: 0 - 25mA.

Al efectuar la medición observamos que la aguja se detuvo entre los números 50 y 100 equivalentes a 5mA y 10mA respectivamente. Además vemos que entre estos dos números, tenemos diez divisiones. Ver figura 5.

Si aplicamos la fórmula para saber el valor de cada división, resulta:

Vdiv. = (10mA - 5mA ) ÷ 10 =Vdiv. = 5mA ÷ 10 = 0,5mA

Como la aguja está ubicada a cuatro divisiones hacia la derecha de 5mA, debemos sumar el equivalente de las cuatro divisiones a los 5mA, o sea:

Valor medido = 5mA + (4 x 0,5mA)Valor medido = 5mA + 2mA= 7mA

 

PRECAUCIONES EN EL USO DEL MILIAMPERIMETRO

Cuando no conocemos el valor de la corriente que vamos a medir, debemos colocar la llave selectora en el rango más alto de corriente y luego ver cómo deflexiona la aguja; si es muy poco, significa que la corriente es más baja de lo que esperábamos y entonces pasamos al rango inmediato inferior; si ocurre lo mismo, volvemos a ba-jar de rango, y así sucesivamente hasta que la aguja se ubique aproximadamente en la parte superior de la escala.

También debemos observar en qué sentido tiende a desplazarse la aguja: si lo hace hacia la izquierda, por debajo de cero, debemos invertir la conexión de las puntas de prueba para que la deflexión de la aguja ocurra en sentido horario.

 

EL MULTIMETRO COMO OHMETRO

Para esta función, el instrumento tiene una fuente de tensión continua de 1,5V (pila de zinc-carbón) u otro valor, para generar una corriente cuyo valor dependerá de la resistencia del circuito, y que será medida por la bobina.

En la figura 6, se muestra el circuito del instrumento como óhmetro. Se usa la esca-la superior, que crece numéricamente de derecha a izquierda para leer los valores de resistencia expresados en Ohm. Siempre debemos calibrar el instrumento con la perilla “ajuste del óhmetro”.

Para realizar la calibración, las puntas de prueba deben ponerse en contacto, lo cual significa poner un cortocircuito entre los terminales del instrumento, esto impli-ca que la resistencia conectada externamente al óhmetro es nula en estas condicio-nes, y por lo tanto la aguja debe marcar: cero ohm. Para ello variamos el potenció-metro “ohm adjust” -en inglés- hasta que la aguja se ubique justo en el “0” ; en ese momento, estará circulando por la bobina del intrumento, la corriente de deflexión a plena escala (vea la figura 7).

Cuando conectamos las puntas de prueba a un resistor R, la corriente por el galva-nómetro disminuirá en una proporción que depende del valor de R; de ahí que la es-cala de resistencia aumente en sentido contrario al de corriente.

Para medir resistores de distinto valor, existen 2 ó 3 rangos en la mayoría de los óh-metros marcados de la siguiente manera: x1, x10, x100 y x1k.

Si la llave selectora está en “x 1” el valor leído será directamente en ohm; si está en

FIGURA 9

 

FIGURA 10

 

FIGURA 11

 

FIGURA 12

 

“x 10”, debemos multiplicar el valor medido por 10 para tener el valor correcto en ohm; y si está en “x 1k”, la lectura directa nos da el valor correcto de resistencia en kOhm.

Puede suceder que al calibrar el óhmetro, la aguja no llegue a cero; en ese caso, es necesario medir la tensión de la pila, por qué puede estar gastada, y si ése no es el caso, el problema puede deberse a la bobina o a un componente del circuito del óh-metro en mal estado. Si la pila está gastada, debemos reemplazarla por una nueva.

 

MEDICIONES DE RESISTORES CON EL OHMETRO

Practicaremos con tres resistores de distinto valor, la figura 8 nos muestra la forma de medirlos, o sea, debemos tratar de tocar con las manos, un solo extremo del re-sistor. El primer resistor que medimos, con la llave selectora en R x 100, la aguja se ubicó en el número “5” , por lo tanto:

5 x 100 = 500 ohm

El segundo resistor que medimos, la aguja se detuvo entre el número “6” y el núme-ro “7”. Podríamos decir “6,5” y la llave selectora, estaba en Rx1k , por lo tanto:

6,5 x 1000 = 6500 ohm

Según el código de colores (azul, gris, rojo, dorado), que corresponde a un resistor de: 6800 ohm al 5 %. El cual estaría dentro de la tolerancia.

Y el tercer resistor que medimos, la aguja indicó el número “2” y la llave selectora estaba en R x 10k, o sea: 2 x 10.000 = 20.000 Ohm o también 20k Ohm. Si realiza-mos la medición de este mismo resistor, en la escala Rx 1k, la aguja se detendría en número 20, para indicarnos también un resistor de 20kohm.

 

PRUEBA DE POTENCIOMETROS

Cuando medimos el estado de la pista de un resistor variable, para saber si la mis-ma no se encuentra deteriorada, colocamos un terminal del Ohmetro, en un extremo y el otro Terminal en el cursor, giramos el eje del potenciómetro lentamente hacia un lado, luego hacia el otro y observamos si la resistencia aumenta o disminuye sin que se produzcan saltos. Ver figura 9.

 

PRUEBA DE BOBINAS Y TRANSFORMADORES

La resistencia eléctrica es baja, por lo tanto, al realizar la medición con el Ohmetro, sólo serán unos pocos ohms. Como vemos en la figura 10. Si algunas espiras se ponen en cortocircuito, no podremos detectarlas con el Ohmetro puesto que acusa-rá un valor bajo de resistencia. Por lo tanto, la medición de bobinas con el multíme-tro nos indicará si la misma está abierta o no, es decir, la continuidad de la misma.

En el caso de los transformadores, podemos verificar la continuidad de cada bobi-nado y la aislación entre su primario y su secundario, como vemos en la figura 11.

Para verificar la aislación entre bobinados, conviene utilizar la escala “R x 10K” del Ohmetro, entonces, si la aguja no se mueve (infinito Ohm), la aislación, es buena. Si nos dá cero Ohm, está en cortocircuito, y si nos dá un valor intermedio, es porque tiene fugas.

Para la medición de motores de corriente continua, colocamos la llave selectora en “Rx1” o en “Rx10”, conectamos las puntas de prueba a los terminales del motor (fuera del aparato, o sea, sin estar alimentado) y girando el eje del mismo, observa-mos la aguja. Ver la figura 12. Si la medición resulta de un valor bajo, con algunas interrupciones, en el giro completo del eje, nos indica que el motor está en buenas condiciones. En cambio si la medición es muy alta, o directamente la aguja no se mueve, el motor tiene la bobina abierta o tiene problemas con las escobillas, las que se deberán limpiar o en su defecto cambiar.

FIGURA 13

 

FIGURA 14

 

 

 

PRUEBA DE CAPACITORES CON EL MULTIMETRO

Cuando deseamos probar el estado de los capacitores, lo ideal sería contar con un Capacímetro, pero si no lo tenemos, se pueden efectuar pruebas bastante aproxi-madas con la ayuda de un multímetro.

En la figura 13, tenemos en forma básica, el circuito interno del multímetro cuando usamos el óhmetro. En el circuito de la figura 13, notamos que la punta de prueba de color negro, está conectada al borne positivo de la batería interna del multímetro. Esto hace que tengamos en la punta de prueba Negra, un potencial positivo, y en la punta Roja, un potencial negativo.

Cuando probemos capacitores polarizados, o electrolíticos, debemos tener en cuen-ta esta situación. Para comenzar a realizar las pruebas, colocamos la llave selectora del multímetro en “R x 1k”, hacemos el ajuste de cero ohm, luego conectamos la punta Negra a uno de los terminales del capacitor bajo prueba, y mirando detenida-mente la escala, tocamos el otro terminal del capacitor con la punta Roja. (ver figura 14).

En el momento que tocamos el terminal libre, veremos que la aguja se desplazará levemente desde la posición de reposo, y luego vuelve a la posición original. Esto nos indica que el capacitor se cargó por medio de la pila o batería interna del multí-metro.

Si invertimos el lugar de las puntas de prueba, es decir, donde estaba la Negra, co-locamos la Roja, observamos que en el momento de conectar la punta Negra al ca-pacitor, la aguja vuelve a reflexionar para volver a su posición original.

Estos movimientos nos indican que el capacitor se encuentra en BUENAS condicio-nes.

 

Autor: Rafael Lopardo

 

 

 PROMOCIONES

 

Funcionamiento de una PilaTodos conocemos la facilidad con la que podemos usar una radio portátil, o una linterna em-pleando sus pilas o baterías, pero ¿sabemos cómo funciona una pila?

     Las pilas eléctricas son conocidas desde finales del siglo XVIII gracias a las investigaciones sobre elec-tricidad desarrolladas por Volta. Su principio de funcionamiento es químico, consiste en la unión de forma controlada de dos sustancias químicas, que se encuentran separadas. Al poner en contacto las dos sus-tancias mediante un conductor eléctrico, se produce el paso de electrones por el conductor con la con-siguiente generación de una corriente eléctrica. Mientras las dos sustancias están aisladas eléctricamente no hay corriente y la energía eléctrica permanece almacenada.

   Además de estos componentes se necesitan otros elementos para evitar que estas sustancias pierdan sus propiedades con el paso del tiempo y mejorar su control, cabe recordar que las primeras pilas eran sucesiones de chapas de cobre separadas por pequeños paños empapados de una sustancia ácida (pilas húmedas) y en la actualidad son unos elementos de reducido tamaño y completamente secos. Las pilas muy deterioradas suelen hincharse debido a que se producen reacciones químicas de oxidación que ge-neran hidrógeno, lo que provoca esta hinchazón.

   Para establecer con comodidad las conexiones las pilas han de tener unos elementos metálicos que per-mitan su incorporación a un circuito.

   Dependiendo de los componentes que se empleen en la fabricación de la pila se puede almacenar una mayor energía en un menor tamaño física. En la actualidad se suele emplear litio o mercurio, estos ele-mentos permiten almacenar una gran energía pero son extremadamente contaminantes y muy dañinos con el medio ambiente, como referencia baste decir que el contenido de una pila de botón lanzada al agua es capaz de contaminar 10.000 litros con lo cual debemos de darnos cuenta de que se han de tirar en recipientes adecuados para su posterior reciclaje y evitar daños al medio ambiente.

   Como se puede ver el funcionamiento de una pila es muy simple, su utilidad es enorme pero hay que cuidar el medio ambiente y como desecho son un peligroso contaminante. 

EL TESTER Y EL MUTÍMETRO DIGITAL

Objetivo:

Que el estudiante sepa como realizar diferentes medidas con estos aparatos y conozca sus limitaciones..

Introducción:

En los laboratorios se utiliza el multímetro para medir principalmente voltajes, corrientes y resistencias. Existen dos tipos de multímetros: multímetros analógicos y multímetros digitales.

El multímetro analógico, que también se lo conoce como Tester o Multitester, posee partes eléctricas y mecánicas; mientras que el Multímetro Digital es un instrumento completamente electrónico que está reemplazando al Tester por diversas razones: es más fácil de usar, su respuesta en tiempo es superior, no cambia la carga de la mayoría de los cicuitos y son más baratos. Ambos aparatos suelen estar adaptados para otras funciones, como medir capacidades de condensadores, comprobar diodos y transistores, medir temperaturas a través de una termocupla, medir frecuencias, etc.

Los multímetros deben configurarse y conectarse apropiadamente dependiendo de lo que se quiera medir con ellos. Por lo cual poseen, principalmente, un selector de funciones, varios bornes de entrada y un selector de escala. Es entonces importante conocer como usarlos correctamente. Veamos cual es la manera de medir voltajes, corrientes y resistencias.

OPERACIONES BÁSICAS DE MEDICIÓN

Medición de Voltajes

El multímetro se puede usar como voltímetro; esto es, para medir diferencias de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico (la unidad del voltaje es el Voltio (V)).

El voltímetro debe conectarse en paralelo en el circuito (Figuras 1 y 2), porque su resistencia interna es muy grande, de tal manera que la corriente que pasa a través de él es muy pequeña, así, su presencia no modifica significativamente el circuito.

Los multímetros pueden medir tanto voltajes en circuitos de corriente directa o continua, simbolizada como “DC” ó “-”, como de corriente alterna, simbolizada como “AC” ó “~”. Por ello, dependiendo del tipo de corriente, se debe elegir una de estas dos opciones en el correspondiente selector de funciones, también se debe escoger la escala y colocar las puntas de medición en los bornes apropiados.

Fig. 1

Fig. 2

En el caso de corriente alterna, la cual cambia de valor y dirección periódicamente, el voltímetro nos indica el valor cuadrático medio del voltaje, comúnmente llamado Voltaje RMS. Este voltaje se define como:

Para ondas sinusoidales el Voltaje RMS viene dado por:

donde V0 es el voltaje máximo.

Mediciones de corrientes El multímetro también se puede utilizar como amperímetro para medir la corriente en una rama de un circuito (la unidad de la corriente es el Amperio (A)). El amperímetro debe conectarse en serie en el circuito como lo muestran las Figuras 3 y 4. La resistencia interna del amperímetro es muy pequeña para que no modifique el circuito, significativamente. Igual que el voltímetro, el amperímetro puede ser usado para medir corrientes en circuitos de corriente directa y de corriente alterna; como antes, se debe seleccionar la opción deseada,

escoger la escala y colocar las puntas de prueba apropiadamente.

Fig. 3 Fig. 4

Para el caso de corriente alterna, la corriente que mide el amperímetro es la RMS, la cual se define similarmente al voltaje RMS.

Mediciones de resistencias

Otra de las aplicaciones comunes del multímetro es usarlo como ohmmetro; es decir, para medir la resistencia de un elemento eléctrico. La unidad de resistencia es Ohm(). Para medir resistencia, debe conectarse como lo indican las Figuras 5 y 6. El ohmmetro nunca debe conectarse a un circuito con la fuente de energía activada. En general, la resistencia debe ser aislada del circuito para medirla.

Fig. 5

Fig. 6

Resistencia interna del multímetro

La resistencia interna de los voltímetros y amperímetros es una cualidad importante que debe ser tomada en cuenta cuando se mide con estos aparatos. Los valores típicos de resistencia interna para el caso del voltímetro son los siguientes:

Tester: 20000 /V para corriente directa y 5000 /V para corriente alterna Este parámetro se conoce como sensibilidad del voltímetro, para obtener la resistencia interna se debe multiplicar la sensibilidad por el valor máximo de la escala (valor de fondo) que se está usando. Así, la resistencia interna del voltímetro depende de la escala.

Multímetro digital: el valor típico de esta resistencia interna de los multímetros comerciales es de 10 M (M = Mega = 106)

Para medidas de corrientes los valores típicos se encuentran así:

Tester: El valor de la resistencia interna del galvanómetro (Rg ) del tester viene dado por el fabricante y es del orden de los 600 . Mientras que la potencia máxima que soporta el galvanómetro también viene dada, y es de 1 mW (m = mili = 10 -3). Por lo tanto la máxima corriente

que soporta el galvanómetro del tester es Ig = ( = micro = 10-6). La resistencia

interna del amperímetro viene dada por ; con aquí Imáx es el valor máximo de la escala

(valor de fondo) que se está usando. Así, la resistencia interna del amperímetro también depende de la escala.

Multímetro digital: Cuando se mide corriente en los multímetros digitales se desarrolla un pequeño voltaje a través del aparato debido a su resistencia interna. Este voltaje aunque es bastante pequeño, en algunos casos puede afectar medidas de alta precisión.

ERRORES DE LOS MULTÍMETROS

Tester.

En los instrumentos electromecánicos para mediciones eléctricas, el error de lectura está acompañado por los errores que resultan de las imperfecciones, inevitables, de diseño y construcción del aparato. Estos errorres son compensados parcialmente por la calibración del instrumento. El error del tester viene indicado por el fabricante mediante el índice de clase IC del instrumento. La Comisión Internacional de Electrónica ha establecido los siguientes índices de clase:

IC = 0.05; 0,1; 0.5; 1.0; 1.5; 2.5; 5.0 (en %)

El error porcentual de medición es:

e = donde LME = Lectura máxima de la escala

Así, por ejemplo, si tenemos un tester con IC = 0.1 cuya escala está graduada de 0 a 0.1 A (fondo de escala = 0.1 A) y se está midiendo una corriente de 0.05 A, entonces

e =

Observe que es conveniente escoger las escalas de los aparatos de medida de tal forma que la desviación de la aguja sea la mayor posible.

Multímetro Digital

La presición del multímetro viene expresado como:

Error = % de la lectura + (número de dígitos menos significativos)Por ejemplo, en las especificaciones del multímetro digital GOLDSTAR modelo DM333, de 3 ¾ dígitos, la cual transcribimos a continuación, se lee:

FUNCION RANGO RESOLUCION PRECISIONVOLTAJE DC 300mV 0.1 mV (0.5% + 2dgt)

3.2 V 1 mV32 V 10 mV (1.2% + 4dgt)320 V 100 mV1000 V 1 V

Por lo tanto, si estamos en el rango de 3.2 V y medimos 2.134 V entonces el error vendrá dado por

Error = (0.5% de 2.134 + 0.002) V

V

Expresado, como acostumbramos , con una sola cifra significativa

Error = 0.01 V

La medida será entonces escrita así

V = (2.13 0.01) V

El significado de 3 ¾ significa que el multímetro digital puede mostrar hasta 4 dígitos pero hasta un límite diferente a 9999. Para el DM 333 de GOLDSTAR el límite es de 1000.

PARTE EXPERIMENTAL:

1. Mide la diferencia de potencial entre los bornes de la batería que se te suministre. Usa un voltímetro analógico y uno digital. Expresa el voltaje medido con su error.

2. Mide las resistencias suministradas en el laboratorio, expresa cada medida con su error.3. Conecta una de las resistencias en serie con la batería. Mide la corriente en el circuito, con los

dos instrumentos. Reporta cada medida con su error.

4. Conocido el valor de la diferencia de potencial y el valor de la corriente, calcula la resistencia. Usando la propagación de errores calcula el error de la resistencia. Compara estos valores con los obtenidos el punto 2.

Funcionamiento de una PilaTodos conocemos la facilidad con la que podemos usar una radio portátil, o una linterna em-pleando sus pilas o baterías, pero ¿sabemos cómo funciona una pila?

     Las pilas eléctricas son conocidas desde finales del siglo XVIII gracias a las investigaciones sobre elec-tricidad desarrolladas por Volta. Su principio de funcionamiento es químico, consiste en la unión de forma controlada de dos sustancias químicas, que se encuentran separadas. Al poner en contacto las dos sus-tancias mediante un conductor eléctrico, se produce el paso de electrones por el conductor con la con-siguiente generación de una corriente eléctrica. Mientras las dos sustancias están aisladas eléctricamente no hay corriente y la energía eléctrica permanece almacenada.

   Además de estos componentes se necesitan otros elementos para evitar que estas sustancias pierdan sus propiedades con el paso del tiempo y mejorar su control, cabe recordar que las primeras pilas eran sucesiones de chapas de cobre separadas por pequeños paños empapados de una sustancia ácida (pilas húmedas) y en la actualidad son unos elementos de reducido tamaño y completamente secos. Las pilas muy deterioradas suelen hincharse debido a que se producen reacciones químicas de oxidación que ge-neran hidrógeno, lo que provoca esta hinchazón.

   Para establecer con comodidad las conexiones las pilas han de tener unos elementos metálicos que per-mitan su incorporación a un circuito.

   Dependiendo de los componentes que se empleen en la fabricación de la pila se puede almacenar una mayor energía en un menor tamaño física. En la actualidad se suele emplear litio o mercurio, estos ele-mentos permiten almacenar una gran energía pero son extremadamente contaminantes y muy dañinos con el medio ambiente, como referencia baste decir que el contenido de una pila de botón lanzada al agua es capaz de contaminar 10.000 litros con lo cual debemos de darnos cuenta de que se han de tirar en recipientes adecuados para su posterior reciclaje y evitar daños al medio ambiente.

   Como se puede ver el funcionamiento de una pila es muy simple, su utilidad es enorme pero hay que cuidar el medio ambiente y como desecho son un peligroso contaminante.