Universidad Nacional de Mar del Plata. Práctica de Laboratorio Tema: Contraste de Instrumentos. Cátedra: Medidas léctricas I 3º año de la carrera de Ingeniería léctrica. Área Medidas léctricas UNMDP. Prof. Adjunto: Ing. Susana B. Jacob. J. T. P.: Ing. Guillermo J. Murcia. Ayudante Graduado: Ing. Jorge L. Strack. Ayudante Alumno: Sr. zequiel Leidi.
CONTRAST D INSTRUMNTOS. Objetivo del Trabajo Práctico fectuar el contraste de dos instrumentos, un amperímetro y un voltímetro, con otros dos instrumentos patrones y obtener la quebrada de calibración de cada uno de ellos. n función de esto determinar si el instrumento se encuentra en clase. Introducción teórica: La indicación de un instrumento de medición varía con el transcurso del tiempo debido a modificaciones internas y acciones externas durante el uso o el estacionamiento del mismo. La seguridad de las mediciones exige repetidos contrastes en forma periódica, especialmente luego de una reparación o reforma del instrumento de medición. l contraste de un instrumento consiste en comparar las lecturas realizadas en él, con las obtenidas de un instrumento de mejor clase, denominado patrón; se efectúa para determinar la clase de un instrumento o para verificar si está dentro de su clase indicada por el fabricante. Los resultados del contraste se vuelcan en: Tablas de contraste: Donde figuran las correcciones en función de las indicaciones del instrumento. Curvas de corrección o quebradas de calibración: n las ordenadas las correcciones, y en abscisas las lecturas del instrumento que se contrasta. l constraste debe efectuarse en toda la longitud de la escala del instrumento a contrastar y en 10 puntos de la misma como mínimo. sto exige la utilización de un circuito auxiliar que denominamos sistema de regulación, que permita variar la indicación del instrumento a contrastar a voluntad del operador, esto es variar la tensión en bornes de un voltímetro o la corriente que pasa por un amperímetro. rror Absoluto y error relativo Antes de analizar el significado de clase de un instrumento es necesario definir que es el error en una medición: rror absoluto: Se define como la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero de la magnitud o aquel tomado como tal y se expresa como: X m X V siendo Xm el valor medido y XV el valor verdadero. 3º año de Ingeniería léctrica Contraste de Instrumentos - 2 -
rror relativo: Se define como el cociente entre el error absoluto y el valor verdadero de la magnitud y se expresa como: e o en forma porcentual como: e%. 100 X V X V Como siempre se desconoce el valor verdadero, el cociente se realiza con el valor medido. Se comprende que el valor absoluto no da una idea clara de la bondad o grado de exactitud en la medición, mientras que el error relativo sí. rrores absolutos de indicación de un instrumento (error del instrumento) Calibrar o contrastar un instrumento significa comparar los valores indicados de magnitudes medidas en distintas partes de la escala, generalmente en las divisiones notables, con los valores señalados por otro instrumento o dispositivo que actúa como patrón o de referencia, para con ello, determinar el error absoluto cometido para cada uno de los valores de la magnitud medida. l instrumento patrón deber ser como es lógico más exacto que el instrumento a constrastar, debiéndose cumplir la relación de incertidumbre o regla de oro de la metrología que dice así: l instrumento debe tener una incertidumbre (intervalo entre la lectura máxima y mínima posible de una medición) de entre un tercio y un décimo del error tolerado en la pieza o instrumento a controlar. sas diferencias obtenidas en el contraste mediante las lecturas simultáneas, se denominan errores absolutos de indicación, es decir: V V ; siendo, ( P( V: Valor medido en el instrumento calibrado (en la división exacta i ) VP( : Valor leído en el instrumento patrón. l error absoluto de indicación cambiado de signo se denomina corrección. c V V ( ( P( ntonces, el valor más próximo al exacto, V m, será el que resulta de afectar (sumar algebraicamente) el Vm por la corrección. Significa que al efectuar la corrección se elimina de la medición realizada el error sistemático cometido. V V c ( La representación en un gráfico de los valores de la citada corrección en función de los valores leídos se denomina quebrada de calibración. 3º año de Ingeniería léctrica Contraste de Instrumentos - 3 -
C = - UNMDP. V m Quebrada de calibración Para el trazado de la quebrada de calibración se supone que para un instrumento en funcionamiento normal, el error que comete el mismo entre dos valores consecutivos, tiene una variación lineal, de tal manera la quebrada de calibración puede dibujarse trazando segmentos entre los sucesivos puntos representativos de las indicaciones notables de la escala. Incertidumbre de los errores absolutos de indicación Puesto que ni el valor de V ni el valor de VP( pueden determinarse con exactitud se hace necesario no solo calcular la corrección sino también la incertidumbre de esa corrección, es decir: C c U ( ( c( La incertidumbre U es un parámetro, asociado al resultado de una medición, que caracteriza la dispersión de los valores que podrían razonablemente ser atribuidos al mensurando. La incertidumbre puede ser, por ejemplo, una desviación estándar (o un múltiplo de ésta) o la semiamplitud de un intervalo con un nivel de confianza k determinado. La incertidumbre de medida comprende, en general, varios componentes. Algunos pueden ser evaluados a partir de la distribución estadística de los resultados de series de mediciones y pueden caracterizarse por sus desviaciones estándar experimentales (evaluación Tipo A). Los otros componentes, que también pueden ser caracterizados por sus desviaciones estándar, se evalúan asumiendo distribuciones de probabilidad basadas en la experiencia adquirida o en otras informaciones (evaluación Tipo B). Por lo anterior, la quebrada de calibración debería interpretarse como: C = - MAX U V m Quebrada de calibración 3º año de Ingeniería léctrica Contraste de Instrumentos - 4 -
Clase de un instrumento: Podemos ahora definir la clase de un instrumento como: Clase: rror absoluto máximo que comete el instrumento en cualquier parte de la escala referido al alcance por lo tanto se deduce que: Clase MAX 100 Alcance MAX Clase.Alcance 100 Cualquier lectura que efectuemos en división exacta de la escala en el instrumento y dentro del campo de medida, tendrá un MAX que denominaremos límite de error o error de clase o error por calibración. s de mencionar que las normas establecen que previo a la calibración el instrumento y el lugar de trabajo deben cumplir con las siguientes condiciones: a. Temperatura ambiente lo más cercana y constante con respecto a una temperatura determinada, llamada de calibración (entre 20ºC y 25ºC ). b. Reducción de campos magnéticos a valores fijados (menores a 4 Amp vuelta / cm ). c. Posición normal de trabajo (vertical, horizontal, inclinada, etc). d. Para instrumentos de corriente alterna; excitación sinusoidal. e. Constancia del cero: aumentando y disminuyendo la excitación hasta anularla; el índice debe mantenerse con una tolerancia determinada ( ± 0,1 div ) en la posición cero. Debe producirse un pequeño desplazamiento del índice mediante un movimiento suave del instrumento, debiendo permanecer el índice dentro de la tolerancia establecida. 3º año de Ingeniería léctrica Contraste de Instrumentos - 5 -