Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas 1.1 Sistema de unidades, patrones y calibración. Desde tiempos muy remotos el hombre ha tenido la necesidad de medir, es decir, saber cuál es la magnitud de un objeto comparándolo con otro de la misma especie que le sirva de base o patrón, pero el problema ha sido encontrar el patrón de medida. Por ejemplo, se habló de codos, varas, pies y jemes (distancia entre el dedo índice y pulgar al estar estirada la mano) para medir longitud; cuarterones, arrobas, quintales y cargas para medir masa; y lunas, soles y lustros para medir tiempo. Los países grandes y ricos establecieron nuevas medidas propias para demostrar su poderío y autonomía, dando como resultado un serio obstáculo para el comercio entre los pueblos debido a la diversidad de unidades de medida. Durante el siglo II a.C. y hasta el siglo IV de nuestra era, a causa del dominio que ejercía el Imperio Romano y al deseo de unificar las unidades empleadas, implantaron la libra como unidad de masa y la barra de bronce, llamada pie, como unidad de longitud. En la edad media, siglo V al siglo XV d.C. vuelve la anarquía en las unidades de medida. En 1795 se implanta el Sistema Métrico Decimal como resultado de la Convención Mundial de Ciencia efectuada en Francia. Las unidades fundamentales fueron: el metro, el kilogramo peso y el litro. En 1881 se adopta el Sistema Cegesimal o CGS propuesto por el físico alemán Karl Gauss en el Congreso Internacional de los Electricistas realizado en París, Francia. Las unidades fundamentales fueron: centímetro, gramo-masa y Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas segundo. En 1935 se adopta el Sistema MKS propuesto por el ingeniero italiano Giovanni Giorgi en el Congreso Internacional de los Electricistas realizado en Bruselas, Bélgica. Las unidades fundamentales fueron: metro, kilogramo-masa y segundo. En 1960 en Ginebra, Suiza, el mundo científico adopta el Sistema Internacional de Unidades (SI) que se apoya en el MKS y cuyas unidades fundamentales son: metro (m) para medir longitud, kilogramo (Kg.) para masa, segundo (s) para tiempo, kelvin (k) para temperatura, ampere (A) para intensidad de corriente eléctrica, candela (cd) para intensidad luminosa y mol para cantidad de sustancia. El sistema Internacional que México, junto con otros países, aceptó y adoptó es el que esperamos se use en todo el mundo, evitando así la problemática histórica de batallar con múltiples unidades de medida para una misma magnitud física; la de tener que convertirlas de un sistema a otro para poder interpretarlas correctamente. Desarrollo histórico de las unidades de medida y de los sistemas de unidades. Cuando el hombre primitivo tuvo la necesidad de encontrar referencias que le permitieran hablar de lapsos menores a los transcurridos entre la salida del Sol o de la Luna, observó que la sombra proyectada por una roca caminaba por el suelo a medida que el tiempo pasaba. Se le ocurrió entonces colocar una piedra en lugares en los cuales se realizara alguna actividad especial, o bien, retornaría a su caverna para comer cuando la sombra de la roca llegara hasta donde había colocado la piedra. Gracias al Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas desplazamiento de la sombra de la roca proyectada por el Sol, el hombre tuvo su primer reloj para medir el tiempo. También trataba de comparar el peso de dos objetos para saber cuál era mayor al colocar uno en cada mano. Pero un buen día, alguien tuvo la idea de poner en equilibrio una tabla con una roca en medio y colocar dos objetos en ambos extremos de la tabla, así el objeto que más bajara era el de mayor peso. Se había inventado la primera y burda balanza. Para medir la longitud, el hombre recurría a medidas tomadas de su propio cuerpo. Los egipcios usaban la brazada, cuya longitud equivalía a las dimensiones de un hombre con los brazos extendidos. Los ingleses usaban como patrón la longitud del pie de su rey. Los romanos usaban el paso y la milla equivalente a mil pasos. Para ellos un paso era igual a dos pasos de los actuales, pues cada uno era doble, ya que cada pie daba un avance. También se utilizaron otras partes del cuerpo humano; el codo era la distancia desde el codo hasta el extremo del dedo medio; el palmo o la cuarta era la distancia entre el extremo del dedo pulgar y el meñique, al estar abierta la mano. La elección de la unidad de medida de longitud se convirtió en una cuestión de prestigio, pues era inconcebible que una nación utilizara la medida de alguna parte del cuerpo del soberano de otro país. Por tanto, cada vez se crearon más unidades diferentes, y cada país poderoso tenía sus propias medidas. Es fácil imaginar el desconcierto reinante en esos tiempos para el comercio entre los pueblos. Cuando Roma se integra en un imperio y conquista a muchos Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas territorios (siglo II a.C. al siglo IV d.C.) trata de poner orden a la diversidad de unidades y establece la libra como unidad de peso y el pie como unidad de longitud; para ello, modela un cuerpo representativo del peso de una libra patrón y una barra de bronce que muestre la longitud equivalente al pie. Por primera vez existía una misma forma de pesar y de medir longitudes. Cuando se dio la decadencia del Imperio Romano y el poder político y económico que ejercía quedó en ruinas, nuevamente surgió la anarquía en las unidades de medida, la cual duró todo el período de la Edad Media (siglo v al siglo XV d.C.). Fue hasta 1790 cuando la asamblea constituyente de Francia, por medio de la Academia de Ciencias de París, extendió una invitación a los países para enviar a sus hombres de ciencia con el objeto de unificar los sistemas de pesas y medidas, y adoptar uno solo para todo el mundo. Sistema Métrico Decimal. El primer sistema de unidades bien definido que hubo en el mundo fue el Sistema Métrico Decimal, implantado en 1795 como resultado de la Convención Mundial de la Ciencia celebrada en París, Francia; este sistema tiene una división decimal y sus unidades fundamentales son: el metro, el kilogramo-peso y el litro. Además, para definir las unidades fundamentales utiliza datos de carácter general como las dimensiones de la Tierra y la densidad del agua. A fin de encontrar una unidad patrón para medir longitudes se dividió un meridiano terrestre en cuarenta millones de partes iguales y se le llamó metro a la longitud de cada parte. Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas Por tanto, definieron al metro como la cuarenta millonésima parte del meridiano terrestre. Una vez establecido el metro como unidad de longitud sirvió de base para todas las demás unidades que constituyeron al Sistema Métrico Decimal, derivado de la palabra metro que quiere decir medida. Una ventaja importante del Sistema Métrico fue su división decimal, ya que mediante el uso de prefijos como deci, centi, o mili, que son algunos de los submúltiplos de la unidad, podemos referirnos a decímetro, como la décima parte del metro (0.1m); a centímetro, como la centésima parte (0.01m); y a milímetro, como la milésima parte del metro (0.001m). Lo mismo sucede para el litro o el kilogramo, de manera que al hablar de prefijos como deca, hecto, o kilo, Algunos de los múltiplos de la unidad, podemos mencionar al decámetro, hectómetro o kilómetro como equivalentes a 10, 100 o 1 000 metros, respectivamente. Sistema Cegesimal o CGS. En 1881, como resultado del gran desarrollo de la ciencia y por supuesto de la Física, se adopta en el Congreso Internacional de los Electricistas realizado en París, Francia, un sistema llamado absoluto: el Sistema Cegesimal o CGS propuesto por el físico alemán Karl Gauss. En dicho sistema las magnitudes fundamentales y las unidades propuestas para las mismas son: para la longitud el centímetro, para la masa el gramo y para el tiempo el segundo. En ese entonces ya se observa la diferenciación entre los conceptos de masa y peso de un cuerpo, porque se tenía claro que el peso era el resultado de la fuerza de atracción gravitacional ejercida por Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas la Tierra sobre la masa de los cuerpos. Sistema MKS. En 1935 en el Congreso Internacional de los Electricistas celebrado en Bruselas, Bélgica, el ingeniero italiano Giovanni Giorgi propone y logra que se acepte su sistema, también llamado absoluto, pues como magnitud fundamental se habla de la masa y no del peso de los cuerpos; este sistema recibe el nombre de MKS, cuyas iniciales corresponden al metro, al kilogramo y al segundo como unidades de longitud, masa y tiempo, respectivamente. Sistema Internacional de Unidades (SI). En virtud de que en el mundo científico se buscaba uniformidad en un solo sistema de unidades que resultara práctico, claro y acorde con los avances de la ciencia, en 1960 científicos y técnicos de todo el mundo se reunieron en Ginebra, Suiza, y acordaron adoptar el llamado: Sistema Internacional de Unidades (SI). Este sistema se basa en el llamado MKS cuyas iniciales corresponden a metro, kilogramo y segundo. El sistema Internacional tiene como magnitudes y unidades fundamentales las siguientes: para longitud al metro (m), para masa al kilogramo (kg), para tiempo al segundo (s), para temperatura al kelvin (k), para intensidad de corriente eléctrica al ampere (A), para intensidad luminosa la candela (cd) y para cantidad de sustancia al mol. El empleo del SI como único sistema que el hombre utilice a nivel científico y comercial en todo el mundo, representa no sólo el avance de la ciencia, sino también la posibilidad de emplear un lenguaje específico para expresar cada magnitud física en una unidad de medida basada en definiciones Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas precisas respecto a fenómenos y situaciones naturales. Con el uso de SI ya no interpretamos longitudes en pies, millas, yardas, pulgadas, millas marinas, millas terrestres o leguas, pues con el metro y los respectivos prefijos podemos expresar cualquier longitud por pequeña o grande que esta sea. Lo mismo sucede para la masa, en la cual en lugar de onzas, libras y toneladas sólo empleamos al kilogramo con sus múltiplos y submúltiplo, cuyos prefijos son los mismos del metro y de las diferentes unidades de medida. Esperamos que en poco tiempo, con el progreso de la ciencia y de la humanidad, el único sistema utilizado por sus múltiples ventajas sea el Sistema Internacional de Unidades (SI). Actualmente, aún se utiliza, sobre todo en Estados Unidos, el Sistema Ingles (pie, libra y segundo) y el Sistema CGS; además de los llamados Sistemas Gravitacionales, Técnicos o de la Ingeniería que Magnitudes fundamentales y derivadas. Reciben el nombre de magnitudes fundamentales aquellas que no se definen en función de otras magnitudes físicas y, por tanto, sirven de base para obtener las demás magnitudes utilizadas en la Física. Existen siete magnitudes fundamentales: longitud, masa, tiempo, temperatura, intensidad de corriente eléctrica, intensidad luminosa y cantidad de sustancia. Las magnitudes derivadas resultan de multiplicar o dividir entre si las magnitudes fundamentales. Por ejemplo al multiplicar la Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas magnitud fundamental longitud por sí misma nos da como resultado longitud al cuadrado (LL= L2) equivalente a la magnitud derivada área o superficie. Al multiplicar longitud por longitud por longitud obtenemos longitud al cubo (LLL= L3) , la cual corresponde a una magnitud derivada llamada velocidad ( L/T = LT-1= v ). Lo mismo sucede con la aceleración, fuerza, trabajo y energía, presión, potencia, densidad, etc., que reciben el nombre de magnitudes derivadas porque se obtienen a partir de las fundamentales. Sistemas de Unidades Absolutos. Reciben el nombre de Sistemas de Unidades Absolutos aquellos que como una de sus magnitudes fundamentales utilizan a la masa y no al peso ya que éste es considerado una magnitud derivada. En el siguiente cuadro se tienen algunas magnitudes y sus unidades en el Sistema Internacional (SI), el sistema CGS y el Sistema Inglés, todos ellos sistemas absolutos. Observemos que en este cuadro sólo se trabaja con tres magnitudes fundamentales: longitud, masa y tiempo, y todas las demás son derivadas de ellas, pues se obtienen al multiplicar o dividir entre sí a esas tres magnitudes. Sistemas de Unidades Técnicos o Gravitacionales. Además de los tres sistemas de Unidades Absolutas ya señalados, existen los Sistemas de Unidades Técnicos, también llamados Gravitacionales o de Ingeniería, mismos que se caracterizan porque utilizan el peso como magnitud fundamental y a la masa la consideran una magnitud derivada. El Sistema MKS Técnico o Gravitacional (MKSg) y el Sistema Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas Británico Gravitacional (Sbg) o Sistema Inglés Técnico son los más utilizados, ambos tienden a desaparecer por la complejidad de su manejo, dando paso al Sistema Internacional de Unidades (SI) de cuyas ventajas cada día se convencen más los británicos y los estadounidenses, quienes aún no lo adoptan por completo. 1.2 Medidas y Errores. Ninguna medida se puede realizar con absoluta precisión. Por muy bueno que sea el instrumento de medida siempre hay una incertidumbre en los datos que se leen en él. La causa de dicha incertidumbre puede ser muy variada, esta incertidumbre es lo que se denomina error de medida. El termino error no implica que la medida sea incorrecta, sino que está sometida a incertidumbre. Una medida no puede considerarse completa si no se conoce el error que lleva asociado. 1.2 Medida y error. 1.2.1 Medida y error. La acción de medir es comparar frente a un patrón. En el caso de un laboratorio de electrónica los patrones básicos son el voltio (V), el amperio (A) y el segundo (s). El resto de las unidades utilizadas se pueden obtener mediante la combinación de estos patrones. Así pues la unidad de Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas frecuencia (el Hz) es igual a s-1, el valor de una resistencia es igual a V/A o la potencia disipada se puede dar en VA. El proceso de medida da lugar a un resultado, que se denomina medida. Todo proceso de medida conlleva además una incertidumbre asociada al resultado de la misma, que puede afectar a la totalidad del resultado o a parte de él, y que esta íntimamente relacionado con las expectativas puestas en la medida. 1 Si el método de medida es incorrecto la incertidumbre del resultado es elevada. Los métodos de medida incorrectos se pueden y deben corregir. Sin embargo, siempre existe una incertidumbre que afecta al resultado de una medida. La incertidumbre estimada en la medida se indica mediante el denominado error, aunque sería más correcto hablar de margen de error o incertidumbre. La forma de indicar esta incertidumbre puede hacerse en términos absolutos, en cuyo caso estaríamos hablando de un error absoluto, que es la diferencia entre el valor medido vm y el valor real de la medida vr: Error absoulto = vm - vr El error también se puede indicar en términos relativos, como error relativo, el cual indica la relación ente el valor medido y el valor real. Error relativo = (vm – vr)/ vr El error relativo se expresa en % mientras que el error Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas absoluto se expresa en las unidades que corresponden a la magnitud medida. En ocasiones se indica el error absoluto en forma de % de un determinado valor (es el caso de algunos aparatos, donde se da el error absoluto como un porcentaje del valor máximo que se puede medir en la escala). 1.2 Precisión, exactitud y sensibilidad. Es necesario introducir una serie de definiciones relativas al error cometido al realizar la medida. Estas definiciones son: Exactitud es la proximidad entre el valor medido y el valor real. El valor real se desconoce en principio, por lo que debe de estimarse mediante una hipótesis previa que la experimentación debe de demostrar como adecuada. La experiencia y los modelos estadísticos desarrollados basándose en ella permiten estimar como valor real al valor esperado de la medida. Es decir, se considera como valor real al valor medio de las medidas porque es el mejor valor posible. Precisión es la proximidad entre los sucesivos valores que obtenemos al realizar sucesivas veces la misma medida de forma independiente. Cuanto menos dispersos sean los valores mayor será la precisión. Resolución es el menor cambio en el valor que es capaz de detectar o de presentar al usuario el aparato de medida. La Sensibilidad de un instrumento se mide por: Sensibilidad = cambio en la lectura de la escala del Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas instrumento / Cambio en la cantidad que esta midiendo Al expresar una medida se debe de indicar su valor con una serie de cifras exactas y su correspondiente error. Las cifras exactas de un resultado de medida no deben de verse afectadas por el error de la medida. Por ejemplo, si la medida se indica como 3.2151, la precisión de la medida es ±0.0001. Si sabemos que el error de la medida es de ±0.01 cifras exactas son el 3 y el 2, por lo que no tiene sentido indicar la totalidad de las cifras de la medida, ya que las tres últimas están sujetas a la incertidumbre del error, en este caso la medida la indicaremos como 3.2 ±0.01. Si el error afecta también a las unidades el resultado de la medida (3.2151) es muy preciso pero muy inexacto, ya que ninguna de las cifras sería exacta (de que sirve tener una medida con muchos decimales si la medida esta mal). 1.4 Errores en mediciones y su reducción. Las fuentes de error se suelen dividir en: 1.- Error humano, se deben a despistes, desconocimiento de cómo realizar la medida, etc.. Se corrigen siendo cuidadoso. Este tipo de error suelen ser graves. 2.- Errores sistemáticos, tienen su fuente en lo aparatos de medida debido a una mala calibración de éstos o por operar fuera de sus límites normales de funcionamiento (por ejemplo intentar medir la amplitud de una señal con una frecuencia de 60 MHz con un osciloscopio con un ancho de banda de 50 Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas MHz). Se caracterizan por repetir siempre el mismo error no importa el número de medida que se realicen (el error es que el aparato mide otra cosa que la que debería medir, por lo que no se puede corregir al medir de forma reiterativa). Se corrigen empleando instrumentación adecuada. 3.- Errores de resolución. Son debidos al mínimo cambio en la magnitud que es capaz de medir el instrumento. No podemos nunca medir con menor error que la precisión del instrumento de medida. La resolución de un instrumento deberá ser mayor o igual que su exactitud. 4.- Errores estadísticos o residuales. Se deben a la combinación aleatoria de un conjunto de parámetros que influyen en la medida. Estos errores siempre están presentes en la medida. Presentan una serie de características que permiten su tratamiento aleatorio: - Tienen una distribución aleatoria. - El error disminuye al aumentar el número de medidas. - Los errores positivos y negativos son equiprobables. - La probabilidad de un error pequeño es mayor que uno grande. Esta característica de los errores residuales permiten que se puedan tratar estadísticamente, presuponiendo para ello una determinada distribución de probabilidad. La distribución más usada es la distribución normal El manejo estadístico de los datos suele exigir un elevado número de medidas. Normalmente en el laboratorio se Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas emplean métodos más sencillos pero que son adecuados si se conoce el origen del error que afecta a la medida, es decir, es más importante conocer el origen del error, si se puede corregir y cuales son las cotas del error que el aplicar un determinado método de estimación del error. 2.1.3 Estimación de los límites del error. Caso peor. La solución empleada en la práctica es aquella en la cual la incertidumbre en los valores esperados se debe a la tolerancia de los componentes del circuito y las cotas de error de los aparatos de medida. En este caso suele ser adecuado conocer la cotas máxima y mínima entre las cuales va a estar el valor esperado, estamos pues hablando de los límites del error. Tipo Error de lectura Error de cálculo Uso erróneo del instrumento Error humano Errores sistemático s. Ejemplos Debidos a los equipos Componentes no lineales Error de calibración Equipos defectuosos Estimación Reducción o eliminación No es posible estimar el error. Atención cuidadosa a la medida y a los cálculos. Conocimiento del uso del instrumento y sus limitaciones. Dos o más observadores. Tomar varias medidas a fin de intentar reducir el error. Comparación con patrones. Comprobar si el error es constante o proporcional. Calibración del instrumento. Comprobación del instrumento para garantizar un buen funcionamiento. Aplicación de factores de corrección. Debidos a causas del entorno de Cambios en la temperatura, humedad, campos magnéticos. Monitorización de los cambios en las variables. Cierre hermético del equipo y componentes. Temperatur a constante. Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas medida Errores aleatorios Apantallamiento del equipo y componentes Eventos desconocidos que causan una variación en la medida Tomar varias medidas y aplicar un análisis estadístico. Diseño de los aparatos de medida para evitar interferencias. Uso de métodos estadísticos de evaluación para obtener la mejor estimación posible de la medida. 1.5 Tipos de corriente eléctrica. Las magnitudes eléctricas mas comúnmente utilizadas son la intensidad de corriente eléctrica y la diferencia de potencial, y su variación temporal. Podemos realizar a continuación las siguientes definiciones: -Corriente Eléctrica es el flujo de carga que atraviesa una sección por unidad de tiempo. La unidad de medida es el Amperio (A). -Diferencia de potencial es la causa que origina el paso de corriente por un conductor. La unidad de medida es el Voltio (V). 1.5.1 Corriente continua. Es aquella en la cual el valor de la magnitud de la tensión y la corriente no varían con el tiempo. En la figura 1 podemos ver un ejemplo. Puede ocurrir, que entre dos puntos sólo la tensión o la corriente sea constante en el tiempo, pudiendo variar la magnitud que no es constante en función de las condiciones del circuito. A los elementos que mantienen la tensión constante independientemente de la corriente o la corriente constante independiente de la tensión se denominan fuentes de alimentación. Denominamos fuente de tensión a Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas aquel elemento del circuito que mantiene entre sus bornes una tensión constante independientemente de la intensidad y el sentido de la corriente. Denominamos fuente de corriente a aquel elemento del circuito que mantiene una corriente constante entre sus bornes. En el laboratorio no existen fuentes ideales, por lo cual los elementos se comportarán de una forma más o menos ideal dentro de un cierto rango. Un concepto que hay que tener en cuenta, es que, además del módulo de la tensión, ésta tiene una polaridad. La polaridad es una cuestión de criterio, así pues, se supone que la corriente sale de la fuente por el borne + y retorna por la borne -. Normalmente el borne positivo de la fuente ésta marcada con color rojo en el aparato y el borne negativo suele estar marcada con negro . El polímetro de la figura marca -10 voltios debido a la posición de las bornes. Basta con dar la vuelta a los bornes del polímetro para que éste marque 10 voltios. 1.5.2 Corriente alterna. Si la señal varia de amplitud con el tiempo se denomina corriente alterna. La forma más usual de corriente es la sinusoidal. En la figura podemos ver un ejemplo. Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas La variación de la tensión se puede expresar en función del tiempo como: V(t)= A sen (2 π f t) = A sen (ω t) Donde el parámetro A es la amplitud de pico y su valor se expresa en voltios, ω es la pulsación y se expresa en radianes/segundo. Si la magnitud medida es la corriente i(t) la amplitud se expresa en amperios (y sus múltiplos y submúltiplos). Denominamos como valor instantáneo al valor de la magnitud en un determinado instante t de tiempo. El osciloscopio permite medir el periodo de una señal y a partir de él obtener la pulsación angular, sin embargo, lo normal es dar los valores en frecuencias (Hz) utilizando la pulsación en los cálculos donde ésta interviene. La relación entre frecuencia, periodo y pulsación angular es: ω = (2 π )/T = 2 πf La señal sinusoidal queda pues perfectamente caracterizada por su frecuencia y su amplitud. Puede ocurrir que la señal sea la composición de una señal sinusoidal mas una cierta componente continua. En este caso la señal resultante la podemos ver en la figura . Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas vc(t) = Vc + A sen (ω t) = Vc + vc(t) Donde : VC representa a la parte continua de la señal. vc(t) representa a la parte variable de la señal. vC(t) representa a la composición de los diferentes términos que componen la señal. 1.6 Formas de onda. Aparte de la señal sinusoidal la variación temporal de la señal puede presentar otras formas de onda. Las más utilizadas en el laboratorio aparte de la sinusoidal son la triangular y la cuadrada. Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas 1.8 Valor promedio, valor máximo, valor pico a pico y valor eficaz. Valor de Pico y de pico-pico. El valor de pico es el valor máximo (valor del pico positivo) o mínimo (valor de pico negativo) que alcanza la señal. El valor de pico de una señal sinusoidal sin componente continua es la amplitud de la señal. La separación entre el valor de pico positivo y el valor de pico negativo se denomina valor pico a pico de la señal. Este valor se expresa en voltios pico-pico Vpp, y en el caso de la señal sinusoidal es el doble de la amplitud. Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas En el caso de ondas no simétricas con respecto a cero, puede ocurrir que se denomine valor de pico y valor pico a pico a lo mismo, por lo que es necesario un criterio para saber cual es cual en dicho caso. Valor eficaz. El valor eficaz es un parámetro que se utiliza para caracterizar formas de onda y se define como el valor de tensión continua que sería capaz de suministrar la misma potencia (a un elemento del circuito que disipa toda la potencia que se le suministra), que la potencia que le proporciona la forma de onda con dicho valor eficaz. El valor eficaz siempre es positivo y el valor eficaz de una corriente constante es él mismo. En la tabla 1 podemos ver la relación entre el valor eficaz de distintos tipos de señales y el valor pico de los tres tipos de señales periódicas mas habituales, siempre que el valor medio de la señal sea 0 (no posea la señal componente continua). Tipo Valor eficaz Sinusoid al Vp/2 Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013 Instituto Tecnológico de Orizaba Mediciones Eléctricas Triangula Vp/3 r Cuadrad a Vp Ing. Eduardo Hernández Flores Agosto-Diciembre 2013