Mediciones eléctricas

DIAGRAMAS ELÉCTRICOS.
Los diagramas se utilizan para construir una réplica de los circuitos reales y para ayudar a localizar fallas o
mal funcionamiento en ellos. En circuitos complejos se pueden utilizar los diagramas para rastrear una señal a
través de todo el circuito y resolver el problema con mucho menores dificultades.
En un esquema, cada elemento del circuito real se representa por medio de un símbolo patrón. De ser
necesario el valor y el tipo de cada componente se incluye en el diagrama, los símbolos normalmente se
dibujan de una forma tal que hace pensar en los componentes de una manera funcional. Pero el diagrama no
muestra ni contiene información específica de cómo ni dónde los elementos están localizados en su
presentación real, solo se muestran en un diagrama circuital de tal forma que sea fácil ver la función de ellos
en el circuito.
DIAGRAMAS DE CIRCUITO EQUIVALENTE.
Un diagrama de circuito equivalente está muy relacionado con la idea de un modelo real .El modelo de un
circuito real es un modelo matemático que se aproxima al verdadero comportamiento del circuito real. El
diagrama de circuito equivalente se obtiene reemplazando en el diagrama esquemático los símbolos de cada
componente por su circuito equivalente. Puesto que los modelos de los circuitos se desarrollan a partir de los
cinco elementos ideales y de los símbolos extras que designan las condiciones ideales en un circuito, los
diagramas de circuito equivalente también se construyen utilizando los símbolos para estos elementos ideales.
A continuación se muestran algunos pocos símbolos esquemáticos de algunos elementos junto con algunos
posible modelos de circuito equivalente:
Resistencia
Batería
Diodo
1
Transistor
Las ecuaciones que gobiernan el comportamiento de un circuito se pueden escribir a partir de su circuito
equivalente puesto que está constituido por los elementos ideales los cuales obedecen relaciones matemáticas
específicas. De esta forma, el circuito equivalente se utiliza para analizar el comportamiento de un circuito
real de manera muy aproximada e incluso con las ecuaciones desarrolladas a partir del circuito equivalente se
pueden predecir el comportamiento del circuito.
DIAGRAMAS DE BLOQUES.
Los diagramas de bloques se utilizan para ayudar a describir la operación global de instrumentos o sistemas de
medición más bien complejos. Conjuntos de componentes o partes del sistema se representan como bloques
de tal forma que la interrelación entre ellos se puede ver fácilmente. EJEMPLO:
En un diagrama de bloques nos permite rastrear fácilmente el camino de una señal a través de todo el sistema
y además nos da una idea concisa y global de la operación y funcionamiento de él. Sin embargo no nos da
información detallada acerca de los componentes, conexiones y alambrado.
UNIDADES Y PATRONES.
Medir significa encontrar una cantidad como múltiplo de alguna otra cantidad fija, esta cantidad fija se conoce
como unidad. La medición por tanto requiere un sistema de unidades que sea preciso, seguro y fácil de utilizar
. Para asegurar que en todo el mundo, se utilizan las mismas unidades para los mismos valores, es necesario
tener unas definiciones estrictas de unidades y definir como se pueden realizar las calibraciones de los
sistemas de medida. Tales referencias se conocen como patrones o estándares .
En las aplicaciones diarias, las medidas se realizan utilizando instrumentos de medida que han sido calibrados
con patrones locales que a su vez han sido comparados con patrones situados en escalones más elevados que
........ y así se llega a los patrones nacionales que tienen que estar de acuerdo con las especificaciones
internacionales. La calibración es un término que se utiliza para la comparación de un sistema de medida
frente a los patrones, cuando el sistema está en un ambiente de concordancia con el que se ha definido para la
realización del patrón.
UNIDADES.
En 1960 la Conférence Genérale des Poids et Mesures adoptó el Sistema Internacional de Unidades.
Posteriores reuniones han modificado el sistema y han dispuesto siete unidades básicas: masa en kilogramos,
longitud en metros, tiempo en segundos, corriente en amperios, temperatura en grados kelvin, intensidad
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luminosa en candelas y cantidad de sustancia en moles. De estas unidades básicas se derivan todas las demás.
Originalmente todas las unidades se basaban en patrones materiales , por ejemplo , la unidad de longitud
estaba basada en una barra de longitud estándar frente a la cual se calibraban los otros patrones, sin embargo
con excepción de la unidad de masa, las unidades se basan en la actualidad, en fenómenos físicos en lugar de
patrones materiales. Así por ejemplo, la longitud se basa en la distancia recorrida por la luz durante un
intervalo de tiempo.
Basar los patrones a fenómenos físicos posibilita a los laboratorios de cualquier lugar del mundo la calibración
de sus instrumentos frente a otro patrón de medida sin posibilidad de cometer error alguno.
1.−Masa . El Kilogramo (Kg) se define como la masa de una aleación cilíndrica (90% Platino , 10% Iridio) de
igual altura y diámetro , conservado en el International Bureau of Weights and Measures de Sévres, Francia,
duplicados de este patrón se conservan en otros países.
2.−Longitud . El metro (m) se define como la longitud del camino recorrido por la luz en el vacío durante un
intervalo de tiempo de 1 / 299 792 458 de un segundo. En efecto esta definición establece que la velocidad de
la luz en el vació es de 299 792 458 metros por segundo.
3.−Tiempo . El segundo (s) se define como la duración de 9 192 631 770 periodos de oscilación de la
radiación emitida por el átomo de Cesio−133 bajo unas condiciones de resonancia precisas.
4.−Corriente . El Amperio (A) se define como la corriente constante que, si se mantiene en dos conductores
rectos y paralelos de longitud infinita, de sección despreciable y situados a una distancia entre ellos de un
metro en el vació, se produciría entre estos conductores una fuerza igual a 2 x 10 e −7 Newton por metro de
longitud.
5.−Temperatura . El Kelvin (K) se define como la temperatura a la que el agua líquida, sólida y en forma de
vapor están en equilibrio (se le conoce como punto triple) y es de 273 16 K.
6.−Intensidad luminosa . La candela (cd) se define como la intensidad luminosa en una sección dada, de una
fuente específica que emite radiación monocromática de frecuencia 540 x10e12 Hz y que tiene una intensidad
radiante de 1 / 683 Watts por estereorradián (unidad de ángulo sólido).
7.−Cantidad de sustancia . El mol (mol) se define como la cantidad de sustancia que contiene tantas entidades
elementales como átomos hay en 0.012 Kg de un isótopo de Carbono−12.
PATRONES ELÉCTRICOS.
La unidad básica es el amperio y se define en términos de la fuerza entre dos conductores por los que circula
corriente.
Algunas unidades derivadas:
Magnitud
Unidades mecánicas
Nombre de la unidad
radian/segundo
Velocidad angular
Hertz (Hz)
Frecuencia
Watts (W)
Potencia
Faradio (F)
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Unidades eléctricas
Siemens (S) , (e−1 ó 1/)
Capacitancia
Coulombio (C)
Conductancia
Voltio / metro
Carga eléctrica
Voltio (V)
Intensidad de campo eléctrico
Ohmio ()
Potencial eléctrico
Henrio (H)
Resistencia
amperio / metro
Unidades magnéticas
weber (Wb)
Inductancia
tesla (T)
Intensidad de campo magnético
Flujo magnético
Densidad de flujo magnético
LA RESISTENCIA PATRÓN.
Las resistencias patrón se utilizan como patrones primarios nacionales para resistencia. Son resistencias de
hilo, en las que el material utilizado para este hilo y los métodos usados para montar el hilo están
especialmente elegidos para asegurar la estabilidad. Las resistencias están sumergidas en aceite. Tienen una
estabilidad del orden de una parte en 10 e7 por año.
Los valores absolutos de las resistencias patrón se controlan mediante la inductancia de Campbell, la cual
tiene una inductancia mutua que se puede determinar mediante medidas geométricas de las bobinas de la
inductancia. Se puede utilizar un puente para determinar el valor de la resistencia patrón en función de la
inductancia mutua. Otra forma de puente puede también ser utilizada para determinar el valor de la resistencia
en función de la capacidad de un condensador estándar .
Los condensadores patrón como patrones primarios se fabrican mediante múltiples placas intercaladas
suspendidas en un dieléctrico gaseoso. Los condensadores de plata−mica tienden a ser utilizados como
patrones secundarios.
REFERIBILIDAD.
Los patrones mantenidos por los laboratorios nacionales por ejemplo el National Physical Laboratory en Gran
Bretaña y el National Bureau of Standards en los Estados unidos se conocen como patrones primarios. Se
utilizan para calibrar los patrones de referencia de otros laboratorios: esta segunda línea de patrones se conoce
como patrones secundarios y se utilizan para la calibración para la industria , en los centros de calibración. En
una compañía deberá haber algunos patrones calibrados llamados patrones de trabajo, mantenidos para
comprobar la calibración de la instrumentación de uso diario.
Referibilidad o correlación que aseguraría que un instrumento ha realizado todos los pasos para garantizar que
las medidas sean correctas:
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Cuando un patrón ha sido calibrado por un laboratorio autorizado se proporciona un certificado de calibración
que incluye:
1.−La identificación del equipo calibrado
2.−Los resultados de la calibración
3.−La precisión de las resultados
4.−Cualquier limitación en la utilización del equipo que se obtenga de la calibración
5.− La autoridad que proporciona el certificado.
MEDIR .
Medir significa comparar una magnitud de valor desconocido con una determinada unidad de medida
previamente elegida.
El proceso de medición generalmente requiere el uso de un instrumento como medio físico para determinar la
magnitud de una variable.
El procedimiento de medición puede ser llevado a cabo por comparación directa con la unidad de medida o
por medio de un instrumento graduado previamente con los patrones correspondientes de manera que una
escala nos indica el valor buscado.
Las mediciones con patrones se emplean preferentemente en los laboratorios y las unidades de medida
empleadas son adoptadas internacionalmente.
ERRORES EN LAS MEDICIONES.
ERROR.− Es la desviación a partir del valor real de la variable medida.
Todo instrumento de medida presenta un error o inexactitud en los resultados los cuales son inherentes a lo
siguiente:
1.− Construcción
2.−Ajuste durante su contraste. (Relación que existe entre el instrumento en uso respecto a su instrumento
patrón).
Una forma matemática de estimar el error es utilizar el concepto de error absoluto que se puede cuantificar
como sigue:
Error absoluto:
=i−r
donde: = error absoluto
i= valor dado por el instrumento
r= valor real (se presume que los valores del instrumento son reales, sin error)
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El error puede ser positivo o negativo.
El proceso de medición generalmente requiere el uso de un instrumento como medio físico para determinar la
magnitud de una variable. Los instrumentos constituyen una extensión de las facultades humanas y en muchos
casos permiten a las personas determinar el valor de una cantidad desconocida la cual no podría medirse
utilizando únicamente las facultades sensoriales. Por lo tanto:
Instrumento.− se puede definir como el dispositivo para determinar el valor o la magnitud de una cantidad o
variable
Exactitud.−Aproximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la variable
medida.
Precisión.−Medida de la reproducibilidad de las mediciones; esto es, dado el valor fijo de una variable la
precisión es una medida del grado con el cual las mediciones sucesivas difieren una de otra.
Sensibilidad.− Relación de la señal de salida o respuesta del instrumento respecto al cambio de la entrada o
variable medida.
Resolución.− Cambio más pequeño en el valor medido al cual responde el instrumento.
Error.−Desviación a partir del valor real de la variable medida.
Algunas técnicas para minimizar los efectos de los errores:
1.−Realizar una serie de ensayos y no confiar en una sola observación.
2.−Alternar el uso de diferentes instrumentos de medición en el mismo experimento.
La precisión de las lecturas está compuesta por dos características Conformidad y el Número de cifras
significativas con las cuales se puede realizar la medición, aunque la conformidad de una medición es
necesaria, no es suficiente en cuanto a precisión por la falta de cifras significativas. De modo semejante la
precisión es una condición necesaria pero no suficiente para la exactitud.
CIFRAS SIGNIFICATIVAS .
Una indicación de lo preciso de las mediciones se obtiene a partir del número de cifras significativas con las
cuales se expresan los resultados. Estas cifras proporcionan información real relativa a la magnitud y a la
precisión de las mediciones de una cantidad. El aumento de la cantidad de cifras significativas incrementa la
precisión de una medición.
ALIMENTACIÓN
3 FASES DE CA
RECTIFICADOR TRIFÁSICO CA A CD
CONTROL DE DISPARO DE SCR
SALIDA DE CD VARIABLE
MOTOR DE CD , DE VELOCIDAD VARIABLE
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RETROALIMENTACIÓN TACOMÉTRICA, AUTORREGULACIÓN DE VELOCIDAD
Patrón absoluto de referencia, acordado internacionalmente
Patrón secundario, Laboratorios de patrones
Patrón primario , Organización nacional de normalización
Patrón de trabajo, Laboratorio de instrumentos de la Empresa
Instrumentos de trabajo
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