05 Sep
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.
El funcionamiento de estos instrumentos está basado en la regla del flujo máximo, según la cual, cualquier circuito eléctrico recorrido por una corriente, en un campo magnético, se desplazara buscando la posición que abarque el máximo flujo.
Los instrumentos electrodinámicos disponen de una bobina fija y otra móvil. Al circular una corriente por la bobina fija, producirá un campo magnético que hará desplazarse a la bobina móvil con un giro angular en busca del flujo máximo. Las espiras de la bobina móvil se arrollan sobre un pequeño carrete de aluminio y la corriente llega a la bobina por los muelles en espiral que, a la vez, proporcionan el par antagonista.
La bobina móvil se une rígidamente al eje de la aguja indicadora que a su vez, descansa sobre ágatas o zafiros, con fijación elástica en los contra-pivotes de modo que el conjunto pueda resistir golpes bruscos. El dispositivo de amortiguamiento es de cámara de aire o de tipo electromagnético.
La desviación de la aguja depende de la fuerza del campo magnético producido por la bobina fija y de la corriente que circule por la bobina móvil.
Los instrumentos electrodinámicos funcionan indistintamente con CC o CA ya que la inversión de la corriente se produce simultáneamente en las dos bobinas. El uso normal de este aparato es como vatímetro, para ello se conectara la bobina fija en serie con el circuito (circuito de intensidad), y la bobina móvil, en paralelo (circuito de tensión).
Las técnicas utilizadas en mediciones de magnitudes eléctricas se resumen en dos: a) de tipo industrial y b) de precisión.
Medición eléctrica industrial. comprende las mediciones necesarias para el control y seguridad de funcionamiento de cualquier instalación o dispositivo eléctrico industrial.
Los aparatos de medida eléctrica industrial se montan en cuadros, aunque en algunas ocasiones son portátiles, en ambos casos han de ser prácticos y robustos. Las técnicas utilizadas en estas mediciones son muy simples y tienden siempre a facilitar las lecturas de las magnitudes; un ejemplo seria la medición de una resistencia con voltímetro y amperímetro de cuadro.
Medición eléctrica de precisión. Abarca el campo de mediciones destinadas a la investigación y al desarrollo de la técnica. Este tipo de aparatos de medida debe responder a estrictas exigencias de exactitud, lo que únicamente es posible cuando se construye en talleres apropiados y por personal especializado.
Aunque el principio de funcionamiento varía en algunos aparatos, existen características generales que son análogas a todos los instrumentos de medición independientemente de su principio de funcionamiento.
Simbología
Con el fin de identificar cada aparato, se han adoptado internacionalmente unos símbolos que pueden apreciarse en la siguiente tabla.
Una adecuada rotulación de los símbolos en el interior del aparato permitirá identificarlo fácilmente
Funcionamiento
El sistema de medida consta de los órganos productores del movimiento y el órgano móvil, cuyo desplazamiento depende del valor de la magnitud mensurable.
Esta magnitud produce, en la parte móvil, una fuerza motriz que tiende a desplazarlo de su posición de reposo a otra posición, en la que actuara una fuerza antagonista proporcionada por un muelle. El órgano móvil se detendrá en un punto tal que la fuerza motriz sea igual a la fuerza antagónica, y la lectura de la medición le dará un índice sobre una escala graduada.
Amortiguamiento
Al conectar un aparato de medida a un circuito eléctrico se producirá el movimiento del órgano móvil hasta sobrepasar el punto de equilibrio teniendo que retroceder de nuevo, y así sucesivamente, de forma que se necesite un tiempo elevado para conseguir alcanzar el punto de equilibrio entre la fuerza motriz y la antagónica. Para evitar estas oscilaciones, los aparatos disponen de sistemas de amortiguamiento, bien sean electromagnéticos, bien de aire.
Dispositivos de lectura
En la lectura de una medición, intervienen la escala y el índice
La escala de un aparato de medida es un cuadrante graduado en el que queda indicada la lectura por la posición del índice.
Las escalas pueden ser: uniformes, cuadráticas, ensanchadas, logarítmicas, etc. También pueden clasificarse, según la graduación en: gruesa, fina, doble, etc.
El índice es la parte del aparato que señala el valor de la medición sobre la escala. Según la precisión del aparato puede ser: de cuchilla o de hilo (aparatos de precisión) y de varilla o lanza en los aparatos industriales.
Normalmente, todos los aparatos disponen de un tornillo de puesta a cero del índice en reposo, puesto que, por movimiento del aparato u otros motivos ha podido desviarse de la posición correcta.
Instrumentos de vibración:
En el campo de un electroimán vibran una serie de lengüetas que entran en resonancia con la c.a. que excita al electroimán. Siempre vibra una lengüeta del peine al coincidir la frecuencia propia de la vibración con la frecuencia de la c. a. aplicada. Si el peine de lengüetas muestra en su parte frontal (donde las lengüetas están dobladas y esmaltadas en blanco) una figura de vibración simétrica, esta corresponderá a la frecuencia que se desea medir. Las escalas se subdividen en semiperiodos o periodos enteros.
Instrumentos electrodinámicos
El funcionamiento de estos instrumentos está basado en la regla del flujo máximo, según la cual, cualquier circuito eléctrico recorrido por una corriente, en un campo magnético, se desplazará buscando la posición que abarque el máximo flujo. Los instrumentos electrodinámicos disponen de una bobina fija y otra móvil. Al circular una corriente por la bobina fija, producirá un campo magnético que hará desplazarse a la bobina móvil con un giro angular en busca del flujo máximo. Las espiras de la bobina móvil se arrollan sobre un pequeño carrete de aluminio y la corriente llega a la bobina por los muelles en espiral que, a la vez, proporcionan el par antagonista. La bobina móvil se une rígidamente al eje de la aguja indicadora que a su vez, descansa sobre a gatas o zafiros, con fijación elástica en los contra pivotes de modo que el conjunto pueda resistir golpes bruscos. El dispositivo de amortiguamiento es de cámara de aire o de tipo electromagnético. La desviación de la aguja depende de la fuerza del campo magnético producido por la bobina fija y de la corriente que circule por la bobina móvil.
Las características más destacables de los aparatos electrodinámicos son: funcionan indistintamente con c.c y c.a. ya que la inversión de la corriente se produce simultáneamente en las dos bobinas. El uso normal de este aparato es como vatimetro, para ello se conectará la bobina fija en serie con el circuito (circuito de intensidad), y la bobina móvil, en paralelo (circuito de tensión).
Las unidades de medida de la potencia son: watt, volt ampere, volt ampere reactivo
Los tipos de potencia que conozco son:
Potencia=V.I (en continua)
Potencia Activa = V.I.Cos ϕ
Potencia reactiva=V.I.Sen ϕ
Potencia Aparente =V.I
La potencia activa se mide utilizando los voltímetros. El vatímetro electrodinámico cuenta de una bobina fija, de pocas espiras en serie con el circuito a medir y otra móvil en paralelo. Este aparato debe construirse con un valor de bobina voltimetrica totalmente resistivo para no producir desfase entre la tensión y la corriente que circula por dicha bobina.
En corriente alterna utilizaremos un vatímetro o una pinza vatimétrica. Se trata de unos aparatos que miden tensión e intensidad simultáneamente y nos dan el producto de ambas medidas, por tanto habrán de conectarse en serie y paralelo simultáneamente, disponiendo de tres terminales para hacer las conexiones.
En la potencia reactiva se mide utilizando un varmetro, formado por una bobina amperimetrica y un circuito voltimetrito. En el circuito voltimetrito debe procurarse un desfase de 90° entre tensión y corriente voltimetrica, a diferencia del vatímetro. Donde estaban en fase. El desfase se consigue disponiendo de bobinas, resistencias o condensadores en serie o en paralelo con la bobina voltimetrica.
Se denomina circuitos de termopar a los que para medir corrientes alternas de alta frecuencia se utilizan medidores dependen del efecto calorífico de la corriente. En los medidores de termopar se hace pasa 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 esta unido mecánicamente a un puntero móvil que se desplaza por una escala calibrada con valores de corriente.
Instrumentos mecánicos:
Permiten tener una mejor resolución y evitan errores de paralaje.
Están constituidos por todos aquellos que se valer de una medición directa a través de un mecanismo, que nos permita tomar la lectura del valor directamente de dicho instrumento, tales como:
Micrómetros
Vernier
Durómetros
Indicadores de carátula
Palpadores
Tensiómetros
Instrumento hidráulicos:
Estos se valen de un sistema basado en líquidos. No es común observarlos por el uso tan particular que tienen. Algunos de estos se enlistan a continuación:
Limnímetros de punta y gancho con escala vernie
Limnímetros de punta y gancho electrónicos
Manómetros de agua abierta
Manómetros de agua presurizada
Manómetros de mercurio
Manómetros de queroseno Medidores electrónicos de presión
Tubos de Pitot
Medidor de turbulencia y velocidad
Medidor de velocidad de hélice
Sistema de sondas para medición de ondas
Instrumentos neumáticos:
Estos tipos de instrumentos requieren de aire o un gas para su funcionamiento. Algunos ejemplos de Instrumentos Neumáticos son:
- Baumanómetro: es un instrumento que permite medir la fuerza que ejerce la sangre sobre las paredes de las arterias, su uso es de gran importancia para el diagnóstico médico, ya que permite detectar alguna anomalía relacionada con la presión sanguínea y el corazón.
Calibradores de llantas: Este es usado para poder medir el nivel de inflado de las llantas
Características de los instrumentos de medición eléctrica: Un elemento imprescindible para la toma de medidas es el sensor que se encarga de transformar la variación de la magnitud a medir en una señal eléctrica. Los sensores se pueden dividir en:
Pasivos: los que necesitan un aporte de energía externa
- Resistivos: son los que transforman la variación de la magnitud a medir en una variación de su resistencia eléctrica. Un ejemplo puede ser un termistor, que sirve para medir temperaturas
- Capacitivos: son los que transforman la variación de la magnitud a medir en una variación de la capacidad de un condensador. Un ejemplo es un condensador con un material en el dieléctrico que cambie su conductividad ante la presencia de ciertas sustancias.
- Inductivos: son los que transforman la variación de la magnitud a medir en una variación de la inductancia de una bobina. Un ejemplo puede ser una bobina con el núcleo móvil, que puede servir para medir desplazamientos.
- Activos: los que son capaces de generar su propia energía. A veces también se les llama sensores generadores. Un ejemplo puede ser un transistor en el que la puerta se sustituye por una membrana permeable sólo a algunas sustancias (IsFET), que puede servir para medir concentraciones.
A veces también se puede aprovechar una característica no deseada de un elemento, como la dependencia de la temperatura en los semiconductores, para usar estos elementos como sensores.
Instrumentos de inducción
Los instrumentos de inducción funcionan a partir del campo magnético producido por dos electroimanes sobre un elemento móvil metálico (corrientes de Foucault). La medida es proporcional al producto de las corrientes de cada electroimán y por lo tanto, pueden utilizarse tanto en corriente continua como en corriente alterna. Se utilizan habitualmente para la medida de energía eléctrica.
Simbología de instrumentos
La simbología principalmente en los instrumentos digitales es indicada por su abreviatura. Esto siempre y cuando el display lo permita, pero en general a menos que se use uno genérico las escalas estarán indicadas en la parte exterior. Es importante conocer la simbología ya que en muchas ocasiones se fabrican instrumentos en países donde no existe un idioma como el del país destino así pues podemos encontrar algunos de estos representados universalmente como los de corriente directa.
Instrumentos tipo rectificador
Componente no lineal de un circuito que permite que fluya más corriente en un sentido que en otro. El uso más común del rectificador consiste en transformar corriente alterna (CA) en corriente directa (CD). DIODO. Conjunto de dos placas polarizadas de material semiconductor, que dejan pasar la corriente cuando su polarización coincide con la polarización del diodo, y evita el paso en el caso contrario.
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