APARATOS DE MEDIDA Y CONTROL. POLÍMETROS. 1. Aparatos de medida. Polímetro o Multímetro Conocidas las magnitudes eléctricas básicas, podemos tener una visión global de la importancia que cada una de ellas adquiere dentro del circuito. Es necesario tener un alto grado de control sobre cualquier circuito eléctrico para, entre otras cosas, determinar con facilidad y agilidad cualquier fallo y subsanarlo rápidamente. Es, por tanto, fundamental contar con aparatos de medida que nos faciliten en cualquier momento la tensión eléctrica existente entre dos puntos cualesquiera de un circuito, la intensidad de corriente que circula por un conductor, etc. Los aparatos de medida se encargan de indicarnos estos datos. El voltímetro es el aparato de medida encargado de indicarnos la tensión eléctrica o diferencia de potencial existente entre dos puntos cualesquiera de un determinado circuito. La lectura la realizaremos, como sabemos, en voltios. El amperímetro nos indica la intensidad de corriente que circula por un conductor. La lectura la realizaremos en amperios. El watímetro es el encargado de indicarnos qué potencia llevamos consumida con un determinado receptor en un determinado tiempo. Este aparato nos permite, pues, saber cuál es el consumo, en watios, que estamos realizando de energía eléctrica. El óhmetro u ohmímetro es el aparato que mide la resistencia eléctrica. El resultado se lee en ohmios. El polímetro, multímetro o téster, nos puede realizar varios tipos de medida: intensidad en continua y en alterna, tensión en alterna y en continua, decibelios, frecuencia, capacidad, comprobación de baterías, temperaturas, etc. También nos permite conocer la continuidad de un circuito eléctrico. En el mercado disponemos de polímetros Página 1 de 6
digitales y analógicos de muchos tamaños y rangos de medida. 2. Dispositivos de regulación y control. Se ha visto la necesidad que tenemos de controlar el arranque y la parada de un determinado circuito eléctrico y ya sabemos que contamos con elementos de mando que nos permiten realizar esta función. Entre ellos se encuentran los pulsadores, los interruptores, los relés, (que accionan el circuito y lo paran automáticamente cuando se cumple una condición predeterminada), los contactores, (que lo hacen a través de contactos), etc. Tan importantes como los dispositivos de mando son los elementos de control, que, entre otras cosas, se encargan de desactivar el circuito cuando detectan que la intensidad de corriente que circula por un conductor es superior a la que debe circular por el mismo. Entre ellos están los fusibles, los PIAs (pequeños interruptores automáticos), los IDs (interruptores diferenciales), etc. Símbolo de algunos apartos de medida. Un cortocircuito se produce cuando un conductor hace contacto con otro, de tal forma que la corriente que circula en tales casos es cinco o más veces superior a la nominal. Esto ocurre, por ejemplo, si se unen los cables de alimentación de cualquier equipo en una vivienda. En los cortocircuitos se producen corrientes muy elevadas, pues las únicas impedancias que encuentran en su recorrido son las de los cables y elementos de transmisión. Para evitar los daños ocasionados por los cortocircuitos, pueden utilizarse: Fusibles. Constan de una lámina o de un hilo que, si la corriente que circula es elevada, se funde y abre el circuito. Una vez fundidos, los fusibles quedan inutilizados, a diferencia de los interruptores magnetotérmicos, que cuando abren el circuito se pueden activar de nuevo. Sin embargo, los fusibles son más baratos y seguros; es decir, con menos posibilidades de fallos. Por ese motivo, en algunos casos se usan con preferencia a los interruptores citados. Interruptores magnéticos. Abren el circuito cuando detectan que la corriente es elevada. Es habitual que en un mismo aparato se encuentren unidas las protecciones contra sobrecargas y cortocircuitos; en ese caso se habla de interruptores magnetotérmicos. La ilustración del margen muestra la curva de disparo de un interruptor magnetotérmico, en la que se aprecian sus dos zonas de acción contra sobrecargas y cortocircuitos. Un contacto indirecto se produce cuando un cable de alimentación de un equipo hace contacto con la carcasa del mismo, la cual queda sometida a una determinada tensión que puede ocasionar daños a la persona que la toque. Página 2 de 6
Para evitar esta situación, se puede actuar de varias formas: Aislar las partes metálicas de los equipos. - Reducir las tensiones hasta 24 V en los locales húmedos y 50 V en los secos, que son las tensiones que no causan daño alguno al organismo. - Conectar todas las carcasas de los equipos mediante una pica a tierra (toma de tierra) y utilizar un interruptor diferencial. - Al establecerse el contacto del conductor con la carcasa, la corriente tendrá una parte de fugas que circulará por la carcasa y no retornará hacia el generador. En este hecho se fundamentan los interruptores diferenciales, que miden la corriente que circula por los dos cables que alimentan un equipo y abren un circuito cuando ésta es distinta. En la ilustración vemos el esquema de un interruptor diferencial. Consta de un toroide magnético (anillo), que rodea a los dos conductores que alimentan un equipo, y de un arrollamiento que actúa sobre un relé. Cuando las corrientes que circulan por los dos conductores son iguales, la tensión en el arrollamiento es cero y el relé no actúa. Cuando las corrientes son distintas, se genera una diferencia de potencial en el arrollamiento que activa el relé abriendo el circuito. Para comprobar si el interruptor funciona, los interruptores diferenciales suelen disponer de un pulsador de test que provoca una diferencia en las corrientes que circulan por los dos conductores. RECEPTORES DE CONSUMO Y UTILIZACIÓN Los receptores son los elementos que absorben la energía eléctrica que les proporciona un determinado circuito para poder llevar a cabo una función. Así, transforman la energía eléctrica en luminosa, calorífica, química, mecánica, etc. El número de receptores de consumo de los que disponemos en el mercado es muy abundante y su utilización muy diversa, por lo que nos limitaremos a nombrar algunos de los más representativos - Lámparas: Transforman la energía eléctrica de la que se alimentan en energía luminosa. Tienen enorme acogida en todos los campos (fines domésticos, industríales, etc.), tanto las que integramos en circuitos de corriente alterna como las que se alimentan a través de generadores de corriente continua. Existen muchos tipos en el mercado y es importante saber discernir cuál es la más conveniente para cada caso, según el uso que le vayamos a dar y el número de horas que vayamos a tenerla en funcionamiento, ya que hay muchas diferencias entre ellas, tanto económicas como cualitativas. - Motores: Los podemos dividir en motores de corriente alterna y motores de corriente continua. El uso de ambos es también de alta relevancia en prácticamente todos los campos; podemos observar sin gran esfuerzo el uso doméstico de motores en electrodomésticos (batidora, aspirador.,.), en bricolaje, etc. - Calefacción: Un sistema de calefacción, que vuelve a extenderse gracias a los acumuladores eléctricos, es la calefacción eléctrica. Transforma la energía eléctrica en energía Página 3 de 6
calorífica. Los acumuladores permiten aprovechar la tarifa nocturna, por lo que la electricidad nos resulta más barata. Es importante a la hora de elegir un receptor para un uso concreto tener en cuenta la potencia del mismo, relacionada con la velocidad de actuación del aparato, no siempre la mayor velocidad es la más aconsejable. Así mismo, debemos tener en cuenta el consumo del receptor. REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE CIRCUITOS. SIMBOLOGÍA. Hemos ido viendo los elementos constituyentes de un circuito eléctrico, sus símbolos, su función, etc. Vamos a proceder a tabular la simbología que necesitamos para implementar un circuito eléctrico y continuaremos con la representación de circuitos eléctricos básicos para interpretarlos. Los elementos conductores de un circuito eléctrico se simbolizan mediante una línea de trazo continuo. En las siguientes tablas encontramos la simbología más común para elementos receptores y dispositivos de mando y protección Página 4 de 6
Veamos ahora un ejemplo de circuito eléctrico básico consistente en la alimentación de una bombilla mediante un interruptor sencillo a través de un generador de corriente (ejemplo 1).Interpretación: La bombilla emitirá luz cuando entre el generador de corriente y ella exista un circuito cerrado, de modo que únicamente se encenderá la bombilla en caso de que el interruptor cierre el circuito, y en caso contrario la bombilla permanecerá apagada. El ejemplo 2 es un circuito eléctrico básico que consiste en la alimentación de una bombilla mediante un interruptor conmutado y la conexión en paralelo a I este circuito de una toma de corriente a través de un generador. Interpretación: La bombilla emitirá luz cuando entre el generador de corriente y ella exista un circuito cerrado, de modo que únicamente se encenderá la I bombilla en caso de que los dos interruptores cierren el circuito, y en caso contrario la bombilla permanecerá apagada. Por otra parte, la toma de corriente tiene siempre tensión entre sus contactos. El ejemplo 3 es un circuito eléctrico básico que consiste en la alimentación de dos estufas (resistencias) conectadas en paralelo provistas de un interruptor sencillo cada una y alimentadas a través de un generador de corriente común para ambas. Interpretación: Las estufas emitirán calor cuando entre el generador de corriente y ellas exista un circuito cerrado, de modo que únicamente emitirán calor en caso de que el interruptor de cada una cierre el circuito TRANSFORMADORES. El uso que hacemos de la energía eléctrica a nivel doméstico e se basa en la corriente alterna, que llega a las distintas instalaciones tal y como se vio en la unidad que desarrolla el tema de las centrales eléctricas. La generación de corriente alterna se basa en la ley de Faraday, según la cual un campo magnético variable puede producir una fuerza electromotriz en los extremos de una bobina cercana. Página 5 de 6
Los circuitos de corriente alterna constan, además de los componentes vistos anteriormente, de transformadores, que son unos elementos en los que a través de dos bobinas enrolladas a un núcleo de hierro dulce que nos produce una corriente de un valor de tensión mayor o menor según la siguiente ecuación: Donde V 1 es la tensión eléctrica existente entre los extremos de la bobina del circuito primario, V 2 es la tensión eléctrica existente entre los extremos de la bobina del circuito secundario, y N 1 y N 2 el número de espiras de las bobinas enrolladas al núcleo de hierro dulce que corresponden al circuito primario y al secundario respectivamente. R t es la relación de transformación que proporciona el transformador. Actividad desarrollada Página 6 de 6