Mediciones Eléctricas Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 1 de 12
Tabla de Contenido Objetivo 1: Medidas de magnitudes eléctricas... 3 Objetivo 2: Generalidades sobre instrumentos de medición... 4 Objetivo 3: Sistema de medición directa.... 7 Objetivo 4: Transformadores para instrumentos de medición... 8 Objetivo 5: Métodos e instrumentos para la medición de la potencia eléctrica... 9 Objetivo 6: Métodos e instrumentos para la medición de la energía.... 10 Objetivo 7: Métodos e instrumentos para la medición del factor de potencia y la frecuencia eléctrica.... 11 Objetivo 8: Instrumentos registradores de magnitudes eléctricas... 12 Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 2 de 12
Introducción Los instrumentos de medición son usados por el electricista para medir magnitudes eléctricas. Conociendo el uso y la lectura correcta de los diferentes instrumentos usted podrá arreglar circuitos, identificar posibles riesgos potenciales, reconocer problemas y muchas otras funciones necesarias. Si usted está midiendo magnitudes eléctricas en un circuito, es importante que utilice el instrumento correcto, tanto para su seguridad como para la protección de dicho instrumento. Si usted conoce los tipos diferentes de mediciones eléctricas y comprende cómo los diferentes instrumentos funcionan, entonces usted es capaz de seleccionar el instrumento adecuado para realizar el trabajo. Objetivo 1: Medidas de magnitudes eléctricas. Magnitud Eléctrica a medir Símbolo Unidad de medida Símbolo Instrumento que se utiliza Voltaje V Volts V Voltímetro Corriente I Amperes A Amperímetro Potencia Activa P Watts W Watímetro Potencia Reactiva Q Volt-Amperes Reactivos VARs Varímetro Energía E Watts x horas Wh Metro Contador Resistencia R Ohms Ω Ohmímetro Resistencia R Ohms Ω Megómetro (Megger) En la actualidad la existencia de multímetros, instrumentos que son capaces de medir varias magnitudes solo cambiando sus escalas y alguna conexión de sus terminales y otros más complejos que miden y entregan en pantallas digitales varias magnitudes a la vez, han revolucionado y han hecho más efectivas y cómodas las mediciones. Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 3 de 12
Objetivo 2: Generalidades sobre instrumentos de medición. Los voltímetros son usados para medir a diferencia de potencial (voltaje) entre dos puntos. El amperímetro se usa para medir la cantidad de corriente eléctrica que fluye a través de un conductor. Un watímetro mide la potencia eléctrica. El ohmmímetro mide la resistencia de un dispositivo o circuito y puede usarse para verificar su continuidad. Un megómetro, a menudo llamado megger, se usa para probar el aislamiento de conductores, bobinas de motores u otro equipo similar midiendo la resistencia del aislamiento. Un multímetro es la combinación de varios instrumentos fabricados en una misma unidad. Puede usarse para medir voltaje, corriente o resistencia. Los instrumentos de mediciones eléctricos se dañan a menudo fácilmente y es muy costosa su reparación. Si usted aprende a usarlos debidamente, ellos le servirán correctamente. El uso impropio de un instrumento no sólo puede dañar el instrumento sino que además, puede producir una lesión seria a la persona que lo usa. Analice antes de conectar cualquier instrumento en un circuito. Hágase las preguntas siguientes: 1. Está el circuito energizado o desenergizado? 2. Tengo el instrumento correcto para el trabajo? 3. Está el instrumento en el rango correcto? 4. Cuál es el valor aproximado que yo debo esperar leer? 5. Están las puntas del instrumento en las posiciones adecuadas? 6. Es importante la polaridad en este circuito? Si la polaridad es importante, deben conectarse la punta positiva al positivo y la punta negativa al negativo. Voltímetros Los voltímetros son usados para medir la diferencia de potencial (voltaje) entre dos puntos. 1. Asegúrese que usted tiene el instrumento correcto. Use un instrumento diseñado para la corriente directa (DC) para medir un voltaje directo, y un instrumento diseñado para la corriente alterna (AC) para medir los voltajes alternos. Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 4 de 12
2. Si el instrumento tiene varios rangos, asegúrese que está usando el rango apropiado. Si usted no está seguro del valor del voltaje a medir, entonces use el rango más alto del instrumento. Si el voltímetro de alterna no tiene la capacidad suficiente para el voltaje a ser medido, use entonces un transformador de voltaje. 3. Cuando el circuito es alimentado con corriente directa, debe tenerse en cuenta la polaridad del instrumento, de lo contrario, la aguja se moverá hacia la izquierda. Amperímetros 1. Asegúrese que usted tiene el instrumento correcto. Use un instrumento de directa para medir corriente directa y un instrumento de alterna para las corrientes alternas. 2. Si el instrumento tiene varios rangos asegúrese que está usando el rango apropiado. Si usted no está seguro del valor de la corriente a medir, entonces seleccione el rango más alto del instrumento. 3. Cuando el amperímetro no tiene la capacidad suficiente para la corriente a medir, use un shunt o un transformador de corriente. 4. Cuando el circuito es DC, debe observarse la polaridad del instrumento, de lo contrario, si invierte la posición de las puntas de pruebas, la aguja se moverá hacia la izquierda de la escala. 5. Siempre desconecte la energía al circuito, antes de conectar un amperímetro en él. Esto no se aplica al usar los amperímetros del tipo de gancho. Watímetros Los watímetros son instrumentos muy sensibles y delicados y pueden dañarse fácilmente si no se manejan o conectan propiamente. Para asegurar lecturas correctas, debe tenerse en cuenta durante la conexión la polaridad marcada en el watímetro. 1. Asegúrese que lo ha conectado propiamente. Si usted no está seguro de la conexión, consulte a su instructor. 2. No exceda los rangos de corriente y de voltaje especificado en la escala del instrumento. Si uno de estos valores (mostrado en su circuito) es bajo, el otro valor puede ser demasiado alto y no se mostraría en la lectura del instrumento. El rango de voltaje y de corriente normalmente se encuentra en la chapa del Watímetro. Ohmmímetros 1. Nunca use un ohmmímetro en un circuito energizado. Descargue cualquier condensador que pueda estar conectado al circuito. 2. Seleccione un rango para la resistencia estimada del componente que usted va a medir. 3. Asegúrese que la aguja del ohmmímetro va a cero en la escala que será usada. Para hacer esto se unen las puntas de pruebas del instrumento (ponerlas en cortocircuito) y con el botón de ajuste se lleva exactamente a cero la aguja. Esto debe hacerse cada vez que cambiemos de rango. Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 5 de 12
Megger 1. El megger puede generar voltajes peligrosamente altos (500 V, 1000 V o más) y debe manejarse con extremo cuidado. 2. Asegúrese que ninguna persona está en contacto con el dispositivo o circuito que se prueba. 3. Asegúrese que los conductores han sido desconectados de la fuente y de la carga (a menos que la carga también sea medida) antes de aplicar el voltaje de la prueba. 4. No aplique el voltaje de prueba a cualquier dispositivo o circuito que pueda tener componentes electrónicos. 5. Siempre conecte un megger entre conductores, o entre conductor y tierra. Multímetros Todas las precauciones que aplicamos a los voltímetros, los amperímetros y los ohmmímetros son igualmente aplicadas al multímetro. Estas precauciones adicionales también deben aplicarse: 1. Asegúrese que el selector del instrumento se ha colocado para la función correcta (voltaje, corriente o resistencia). 2. Si usted está midiendo voltaje o corriente, asegúrese que el selector se ha colocado debidamente para CA o CD. 3. Asegúrese que las puntas del instrumento se conecten en los bornes apropiados. 4. Asegúrese que el selector del instrumento se ha colocado para el rango apropiado (consulte a su instructor si usted no conoce el valor de aproximado). 5. Preste atención a la polaridad marcada en el instrumento al medir CD. Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 6 de 12
Objetivo 3: Sistema de medición directa. Las mediciones directas son aquellas que se realizan conectando el instrumento directamente al circuito donde se realizará la medición, es decir que sus rangos y escalas están al nivel de las magnitudes a medir. Para reconocer cuándo es posible medir directamente es necesario saber aproximadamente qué magnitud se espera medir y verificar si el instrumento a utilizar es el adecuado por los niveles que es capaz de aceptar. Si se conoce que el instrumento es capaz de aceptar los niveles del circuito pero desconozco la magnitud aproximada debo poner la mayor escala para evitar daño al instrumento. Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 7 de 12
Objetivo 4: Transformadores para instrumentos de medición. Un transformador de instrumento, es un transformador donde las condiciones de la corriente o voltaje y la posición de la fase en el circuito primario, se representan con aceptable precisión en el circuito secundario. Los transformadores para instrumentos, se clasifican de acuerdo a su precisión, bajo condiciones especificas. El transformador para instrumentos puede ser o un transformador de corriente para instrumento, o un transformador de potencial para instrumento. El transformador para instrumentos tiene 2 funciones básicas. 1. Cambiar la magnitud de la cantidad a ser medida a un nivel adecuado para ser usado con instrumentos estándar. 2. Proporcionar aislamiento entre el circuito primario y el secundario. Esto aísla los dispositivos de medición y proporciona seguridad para el personal que use estos dispositivos. Tipos básicos de transformadores de instrumentos: Transformadores de corriente (TC) Transformadores de voltaje o de potencial (TP) Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 8 de 12
Objetivo 5: Métodos e instrumentos para la medición de la potencia eléctrica. Para medir la potencia trifásica total en un circuito balanceado, puede utilizarse solo un watímetro conectado a cualquiera de las fases y multiplicar por tres su lectura. Para medir la potencia trifásica total en un circuito desbalanceado, debe utilizarse N -1 Watímetros, donde N es el número de conductores del circuito. Circuito de 4 hilos, debe usar 3 Watímetros. Circuito de tres hilos debe usar 2 Watímetros. Los Watímetros son instrumentos que necesitan leer el voltaje del circuito y la corriente que por el mismo circula, respetando que ambos tengan el mismo sentido de acuerdo a la marca de polaridad del instrumento, como se observa en las figuras anteriores. Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 9 de 12
Objetivo 6: Métodos e instrumentos para la medición de la energía. La energía es la potencia consumida acumulada en el tiempo, por tanto podemos plantear que: E = P x t (kwh) Por lo planteado anteriormente es necesario un instrumento que sea capaz de sumar en el tiempo la energía que se consume instantáneamente. El instrumento adecuado para esto es el metro contador que es un Watímetro que tiene un mecanismo integrador para sumar la potencia y dar la lectura en kwh. Teniendo en cuenta que el kwh cuesta para el consumidor residencial 9 centavos el kwh, veamos el siguiente ejemplo: El metro contador indica que en Septiembre usted consumió 75 kwh, a 9 centavos el kwh, para los primeros 100 kwh consumidos, entonces: Facturación = Energía consumida x $ 0.09 Facturación = 75 kwh x $ 0.09 Facturación = $ 6.75 Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 10 de 12
Objetivo 7: Métodos e instrumentos para la medición del factor de potencia y la frecuencia eléctrica. Un método para encontrar el factor de potencia es medir las potencias activa y reactiva y mediante cálculos determinar el factor de potencia. Para medir la frecuencia existen instrumentos llamados frecuencímetros. Además existen en la actualidad una gran gama de modernos instrumentos capaces de medir directamente el ángulo de factor de potencia, el factor de potencia y la frecuencia, como los instrumentos Fluke con los que se cuenta en el programa de electricidad. Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 11 de 12
Objetivo 8: Instrumentos registradores de magnitudes eléctricas. Existen instrumentos que son capaces, mediante un mecanismo, registrar sobre papel la magnitud medida en el tiempo para futuros análisis, pudiera ser voltaje, corriente, frecuencia, etc. Además hay instrumentos instalados permanentemente como metros contadores digitales que guardan en memoria grandes volúmenes de información durante meses, pudiendo descargarse esta directamente a una computadora portátil (laptop) u otro soporte magnético adecuado. Estos instrumentos también son, por supuesto, registradores. Grupos Electrógenos Mediciones Eléctricas Página 12 de 12