Experiencia N° 01NORMAS DE SEGURIDAD, HERRAMIENTAS Y UTILIZACIÓN DEINSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE MAGNITUDES ELÉCTRICAS

1. OBJETIVOS

Dar las indicaciones reglamentarias para poder ser evaluados sin ningún riesgo.

Para evitar riesgos y proteger al personal docente, administrativo y estudiantes, se ha dado condiciones de trabajo que debe ser realizado por los que trabajaran en el laboratorio. La seguridad en el laboratorio es una doctrina de comportamiento que nos ayuda a lograr actitudes y conductas que disminuyen el riesgo del trabajador y sobre todo del estudiante en cuanto a su integridad.

También es necesario saber la importancia de estas normas antes, durante y después de cada practica es un deber de cada estudiante en el laboratorio donde se esté desenvolviendo.Conocer la utilización materiales, equipos, para un buen desarrollo del trabajo.

2. FUNDAMENTO TEORICO.

Normas generales

No fumes, comas o bebas en el laboratorio.

Guarda tus prendas de abrigo y los objetos personales en un armario o taquilla

y no los dejes nunca sobre la mesa de trabajo.

No lleves bufandas, pañuelos largos ni prendas u objetos que dificulten tu

movilidad, tampoco shorts.

Procura no andar de un lado para otro sin motivo y, sobre todo, no corras

dentro del laboratorio.

Dispón sobre la mesa sólo los libros y cuadernos que sean necesarios.

En caso de producirse un accidente, quemadura o lesión, comunícalo

inmediatamente al profesor.

Recuerda dónde está situado el botiquín.

Mantén el área de trabajo limpia y ordenada.

Normas para manipular instrumentos y productos

Antes de manipular un aparato o montaje eléctrico, desconéctalo de la red

eléctrica.

No pongas en funcionamiento un circuito eléctrico sin que el profesor haya

revisado la instalación.

No utilices ninguna herramienta o máquina sin conocer su uso, funcionamiento

y normas de seguridad específicas.

Informa al profesor del material roto o averiado.

Al acabar la práctica, limpia y ordena el material utilizado.

3. ELEMENTOS A UTILIZAR.

Vatímetro. Alicate de puntas. Amperímetro. Navaja de electricista. Multimetro. Alicate de corte diagonal Megohmetro. Destornilladores planos y estrella. Voltímetro. Puente de resistencias (Puente Wheatstone).

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN.

Reconocer las herramientas a utilizarse en el laboratorio de electricidad. Identificar instrumentos de medición analógicos:

- Características - Tipos de escalas - Formas de utilización en medición

. Tensión . Corriente . Resistencia . Potencia . Otras magnitudes eléctricas

Identificar instrumentos de medición digital. - Características - Formas de utilización. - Rangos de medición

Identificar los terminales del puente de resistencias (Puente Wheatstone).

DEFINICIONES:

A. OHMIMETRO:

El aparato destinado a medir la resistencia de un conductor o de otro elemento, como una resistencia, al paso de la corriente se denomina Ohmímetro (mide ohmios).

Para que el polímetro pueda funcionar como ohmímetro debe tener las pilas internas en buen estado (para medir amperios o voltios no hace falta que tenga las pilas, para medir ohmios sí).

Aunque se conoce el valor de una resistencia por el código de colores que va pintado en ella podemos conocer más exactamente su valor usando el ohmímetro.

Como utilizar el ohmímetro en el multímetro:

La lectura del ohmímetro se realiza de derecha a izquierda de la parte superior en la línea de Ohmiaje, para instrumentos analógicos, y en forma directa en digitales.La principal dificultad es la graduación del selector ya que la posición elegida depende del valor de las resistencias que uno va a medir.

B. PUENTE DE WHEATSTONE O PUENTE DE RESISTENCIAS.

Un puente de Wheatstone es un instrumento eléctrico de medida de resistencias eléctricas, fue inventado por. Samuel Hunter Christie en 1832, mejorado y popularizado por Sir Charles Wheatstone en 1843. Se utiliza para medir resistencias desconocidas con una buena precisión.Mediante el equilibrio de los brazos del puente. Estos están constituidos por cuatro resistencias que forman un circuito cerrado, siendo una de ellas la resistencia que se va a medir o calibrar.

Cuando el puente está construido de forma que R3 es igual a R2, Rx es igual a R1 en condición de equilibrio. (Corriente nula por el galvanómetro). Asimismo, en condición de equilibrio siempre se cumple que:

Si los valores de R1, R2 y R3 se conocen con mucha precisión, el valor de Rx puede ser determinado igualmente con precisión. Pequeños cambios en el valor de Rx romperán el equilibrio y serán claramente detectados por la indicación del galvanómetro. De forma alternativa, si los valores de R1, R2 y R3 son conocidos y R2 no es ajustable, la corriente que fluye a través del galvanómetro puede ser utilizada para calcular el valor de Rx siendo este procedimiento más rápido que el ajustar a cero la corriente a través del medidor.

C. VOLTÍMETRO DE CORRIENTE DIRECTA (CD)

Instrumento que se utiliza para la medición de voltaje o diferencia de potencial en sistemas de corriente continua o directa así como también pilas, baterías y acumuladores.

Características:

Su resistencia interna del instrumento que ofrece el circuito a medir debe ser la más alta, porque debe ingresar al instrumento una corriente muy pequeña.

La conexión para la medición se efectúa en paralelo con el circuito a medir y para tener una buena aproximación en la lectura del instrumento se debe seleccionar la escala más adecuada, con criterio de ingeniería. No olvidar que la señal CD o DC tiene una polaridad definida.

Las lecturas son de valores medios o valor promedio.

D. VOLTÍMETRO DE CORRIENTE ALTERNA (CA).

Instrumento que se utiliza para la medición de tensiones o diferencias de potencial alternas (CA). Su funcionamiento es similar al voltímetro de corriente continua con la diferencia en que no es necesario tener en cuenta la polaridad. Pero su lectura es similar al voltímetro de C.D.

Características:

La característica principal que la diferencia del Voltímetro CD es tener un DIODO- RECTIFICADOR conectado en serie con el medidor. Este diodo convierte la

tensión alterna en tensión de corriente directa, pulsante para que funcione correctamente el medidor (bobina móvil).

Las demás características son similares del Voltímetro CD. Las lecturas de estos instrumentos son valores eficaces o RMS

E. VATÍMETRO

Es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en

un par de bobinas, llamadas «bobinas de corriente» o amperimétrica, y una bobina móvil llamada «bobina de potencial» o de tensión. Las lecturas se dan en vatios o watts.

5. CUESTIONARIO.

5.1.- ¿CUÁL ES LA FORMA CORRECTA DE LEER LAS MAGNITUDES EN LOS INSTRUMENTOS ANALÓGICOS?

Los instrumentos poseen un selector de escalas, a los efectos de seleccionar el rango de medición.

La lectura de la medida realizada dependerá del tipo de instrumento utilizado, analógico o digital. En los de aguja o analógicos, las lectura se indica en una escala graduada y el órgano indicador está compuesto por una aguja o por un fino haz de luz y en los digitales, la lectura se realiza directamente por medio de un display indicador.

Las diferentes escalas poseen graduaciones, que según los casos corresponden a ecuaciones lineales, logarítmicas, u otro tipo de función más compleja.

En instrumentos de aguja el movimiento del órgano indicador es, generalmente, de izquierda (cero) a derecha, salvo en el óhmetro en que el cero se encuentra a la derecha.

En los voltímetros y amperímetros el cero se encuentra al principio de la escala y al final de la escala, llamado fondo de escala, le corresponde el máximo valor posible de medir en esa escala.

En los óhmetros el principio de escala indica el valor de infinito y el final de escala, el cero.

Como las magnitudes a medir están comprendidas en un rango muy amplio de valores, los voltímetros y amperímetros poseen un selector que nos permite seleccionar la escala que mejor se adecúe al valor de la magnitud a medir. Esto es, el valor a medir quedará comprendido entre el cero y un valor máximo, denominado fondo de escala, que será superior al mismo.

Por ejemplo: si se desea medir una intensidad de corriente de 3 A, y el instrumento posee un selector de escala con rangos entre 0 - 2 A, 0 - 5 A y 0 - 10 A, se seleccionará la escala de 0 - 5 A.

Los valores de 2 A, 5 A, y 10 A nos están indicando el máximo valor que es posible medir en dicha escala o, su fondo de escala. De igual manera se procede en los voltímetros.

En los óhmetros ocurre algo similar pero el procedimiento de lectura es un tanto diferente, a saber: por lo general, en el selector de escala de un instrumento de aguja se leerá, por ejemplo, X0,1; X1; X10; X1K, etc., estos valores no indican, como en los casos anteriores, el máximo valor a medir, sino que son factores multiplicadores de la escala.

Por ejemplo, si se efectúa una medición de resistencia con el selector en la posición X1, la lectura en la escala es directa. En cambio, si el selector se encuentra en la posición X10, el valor leído sobre la escala deberá multiplicarse por un factor de 10; así, si el fiel indica 10 unidades, la magnitud medida será 10 X 10 Ohm = 100 Ohm.

Algunos Multímetros cuentan separadamente con un selector de función o tipo de magnitud a medir (voltaje, corriente, resistencia) así como con un selector de tipo de señal a medir, corriente continua (CC) o corriente alterna (AC). En otros, todas estas funciones se encuentran agrupadas en un solo selector donde, la medición de voltaje o intensidad tanto en CC como en AC, tienen cada uno su propio rango de escala en un mismo selector.

5.2.- ¿CÓMO SE CALIBRA UN OHMÍMETRO DIGITAL?

PASOS:

La primera operación a realizar consiste en medir la resistencia de los cables de conexión (en instrumentos que no dispongan de medida a cuatro hilos), para ello se cortocircuitarán los terminales de los cables de conexión y se realizará la medida de su resistencia. Se anotará dicho valor, o por el contrario, no se tendrá en cuenta si es menor que la capacidad de apreciación del puente. En caso de tener en cuenta el valor de la resistencia de cables hallada, será necesario realizar la corrección a los valores indicados por el puente en la medida de resistencias.

La calibración se realiza midiendo con el óhmetro o puente de medida, las resistencias seleccionadas en la caja de décadas:

Puentes de medida analógicos con detección de cero y dialSe situará el mando o conmutador de proporción en todas y cada una de sus posiciones (se utilizarán en su totalidad). Una medida cualquiera debe tomarse, si es posible, comprobando que la última posición de un conmutador (o sistema de clavijas) es equivalente a la posición primera del conmutador de valor superior inmediato. Se tomarán al menos tres puntos de medida a lo largo del campo de desplazamiento del dial: punto inferior, punto medio y punto superior. Se realizarán al menos cuatro medidas en cada punto seleccionado, y efectuando dos de las medidas con un sentido de circulación de la intensidad y otras dos con sentido inverso al anterior.

Puentes de medida u óhmetros de equilibrado automático digitalesSe tomarán cinco puntos de medida equidistribuidos a lo largo de todo el campo, en cada uno de sus rangos, y se realizarán cinco medidas en cada uno de los puntos seleccionados.

5.3.- ¿CUÁL ES EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE LOS MEGOHMETROS?

Este instrumento basa su funcionamiento en una fuente de alta tensión pero poca energía, de forma tal que colocando una resistencia en los bornes de la fuente podemos observar que la tensión en la fuente disminuye, logrando una fracción de la tensión que la fuente es capaz de generar en vacío. Mientras menor es el valor de la resistencia colocada, tanto menor es la tensión suministrada por la fuente.

Entonces censando la tensión producida por la fuente y asociándolos a valores de resistencias correspondientes, podemos estimar el valor de la resistencia colocada para su medición. En los instrumentos antiguos la fuente de tensión era a manivela, en los actuales se ha reemplazado por dispositivos electrónicos. El diagrama y procedimiento de funcionamiento es el del instrumento construido con dispositivos electrónicos.

5.4.-Por el margen de error de los instrumentos analógicos clasifique a estos instrumentos.

A. Errores introducidos por el instrumento:

Error de apreciación: si el instrumento está correctamente calibrado la incertidumbre que tendremos al realizar una medición estará asociada a la mínima división de su escala o a la mínima división que podemos resolver con algún método de medición. Error de exactitud: representa el error absoluto con el que el instrumento en cuestión ha sido calibrado.

B. Error de interacción: esta incerteza proviene de la interacción del método de medición con el objeto a medir. Su determinación depende de la medición que se realiza y su valor se estima de un análisis cuidadoso del método usado.

C. Falta de definición en el objeto sujeto a medición:

Errores sistemáticos: se originan por las imperfecciones de los métodos de medición. Por ejemplo, pensemos en un reloj que atrasa o adelanta, o en una regla dilatada, el error de paralaje, etc.

Errores estadísticos: Son los que se producen al azar. En general son debidos a causas múltiples y fortuitas. Ocurren cuando, por ejemplo, nos equivocamos en contar el número de divisiones de una regla, o si estamos mal ubicados frente al fiel de una balanza.

Errores ilegítimos o espurios: Supongamos que deseamos calcular el volumen de un objeto esférico y para ello determinamos su diámetro. Si al introducir el valor del diámetro en la fórmula, nos equivocamos en el número introducido, o lo hacemos

usando unidades incorrectas, o bien usamos una expresión equivocada del volumen, claramente habremos cometido un error.

5.5.- EXPLIQUE CÓMO CONSEGUIRÍA AMPLIAR EL RANGO DE MEDICIÓN DE TENSIÓN DE UN INSTRUMENTO DE MEDICIÓN ANALÓGICO.

Colocar el selector en la posición DCV y elegir el rango de la escala. Colocar las puntas de prueba en los bornes N (negativo) y P (positivo). Disponer el circuito en serie, conformado por una fuente y las resistencias según el diagrama de la figura.

Circuito en serie para realizar las mediciones de la tensión eléctrica

Encender la fuente mediante la perilla de encendido de la fuente. Medir la diferencia de potencial entre los extremos de las resistencias, colocando las puntas de contacto en los extremos y en los bordes de salida de la fuente.

5.6.- EXPLIQUE EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN DEL PUENTE DE RESISTENCIAS.

Para determinar el valor de una resistencia eléctrica bastaría con colocar entre sus extremos una diferencia de potencial (V) y medir la intensidad que pasa por ella (I), pues de acuerdo con la ley de Ohm, R=V/I. Sin embargo, a menudo la resistencia de un conductor no se mantiene constante -variando, por ejemplo, con la temperatura y su medida precisa no es tan fácil. Evidentemente, la sensibilidad del puente de Wheatstone depende de los elementos que lo componen, pero es fácil que permita apreciar valores de resistencias con décimas de ohmio.

6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Es importante saber las normas de seguridad y tener los conocimientos previos de cada instrumento ya que nos permitirá que llevemos a cabo un buen trabajo dentro del laboratorio.

Conocer el uso de cada instrumento para no correr y que no causemos ni nos pase ningún accidente cuando estemos en el funcionamiento del laboratorio desarrollando nuestra práctica.

Cuando estamos trabajando dentro del laboratorio, debemos tener las prendas adecuadas para la labor que estamos realizando

Prestar la debida atención a cada experimento o prácticas que se llevara a cabo, estar concentrados.

Otro de los casos más frecuente es el transporte y manejo inadecuado del material, que generan más de un 70 % de los accidentes, y no permiten continuar con las practicas programadas.

Llegue a la conclusión de que los aparatos eléctricos son potencialmente letales para las personas. Pero conocer las características del peligro latente permite tomar los recaudos necesarios para evitar accidentes.

En el laboratorio debemos evitar trabajar con dispositivos o circuitos energizados para ello tenemos que verificar que están abiertos o desconectados y uno de los dispositivos con los que debemos tener más cuidado son los capacitores porque pueden almacenar grandes voltajes.

BIBLIOGRAFIA

https://es.wikipedia.org/wiki/Error_de_medici%C3%B3n

http://es.slideshare.net/eltalishare/tipos-de-errores-en-las-mediciones

http://www.fisicarecreativa.com/guias/capitulo1.pdf

http://www.cem.es/sites/default/files/el-011_digital.pdf

http://es.slideshare.net/albertojeca/clasificacion-de-instrumentos-de-medicion

http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/tcieye/Apuntes/Instrumentos%20y%20mediciones%20_%20Rev2010.pdf