Mantenimiento Industrial Alumno: Moura Fiorito, Elías N. Prof.: Piotrowski, José O. Curso: 3ro Informe n° 1: Mediciones Electricas Calificación: Firma Profesor: Firma Alumno: Fecha:10-4-19 Mediciones eléctricas Medir significa comparar la magnitud correspondiente con una unidad apropiada. Bajo el concepto de medir se entiende a la acción de registrar numéricamente magnitudes cuyo conocimiento es imprescindible para, en nuestro caso, tener idea de las condiciones que se encuentra una instalacion o maquinaria electrica. Para realizar mediciones eléctricas se utilizan diversos instrumentos de medida, que pueden dividirse en cuatro grandes grupos: 1. Instrumentos indicadores analógicos: En los que una aguja señala, sobre una escala apropiada, la magnitud electrica a medir. 2. Instrumentos registradores: En los que se anota gráficamente, el curso en el tiempo de la magnitud electrica correspondiente. Estos pueden ser unos de los más complejos de utilizar. 3. Instrumentos digitales: En los que la magnitud eléctrica a medir se indica en una pantalla en forma de un numero decimal. 4. Instrumentos totalizadores: Los cuales indicant la energía total suministrada durante cierto tiempo; se les denomina también instrumentos contadores. Los aparatos de mediciones eléctricas van de la mano con distintas definiciones básicas que debemos tener en claro a la hora de comprar un aparato o realizar las mediciones de los mismos, ya que forman parte del vocabulario técnico que será nuestra especialidad. Trataremos de resaltar y resumir los conceptos más importantes dado que el obejtivo del informe es saber qué medir, con que medir, como medir y para que medir las distintas magnitudes de cara al mantenimiento industrial y no un estudio de medidas electricas. Lo primero a saber de las medidas es que ninguna es exacta en el sentido absoluto de la palabra, y en consecuencia, toda medida esta afectada por un error. En otras palabras, es que en toda medición realizada se producirá un error que dependerá de muchos factores en si dando como resultado un error total de la medición y asi saber que medida es la Real, como el estudio y cálculo de los distintos errores que pueden existir es muy extenso solamente repasaremos los mas influyentes de manera general. - - VALOR MEDIDO (Vm): El valor que indica el instrumento de medición utilizado para la misma, pudiendo ser una o varias magnitudes. VALOR VERDADERO o REAL (Vr): El valor que se toma como verdadero, es al que debemos dar fé, aun sabiendo que el mismo no es totalmente exacto. (Por ej, se sabe que la tensión de fase es siempre 220 V o muy proximo a ella). ERROR ABSOLUTO (Ea): Es la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero Ea = Vm – Vr CORRECCION (C): La correccion de una medida es la cantidad que hay que agregar o quitar para convertirla en la verdadera, es decir C = - Ea ERROR RELATIVO (Er): En la técnica es común expresar a los errores en forma porcentual con relación a la cantidad verdadera, por lo que el error relativo es Er = (Ea / Vr) x 100 , aunque en la práctica se acepta que este Valor real es aproximadamente igual al Valor medido, por ello Er = (Ea / Vm) x 100. Teniendo en cuenta esto, podemos hacer una clasificación de errores relativos que pueden suceder en distintos ámbitos de trabajo. Medidas industriales sobre la instalación: 3% a 5% en los casos Corrientes 1% en mediciones de energia Medidas industriales de control: 1% a 0,5% por medio de instrumentos portátiles Medidas de laboratorios: 0,5% a 0,1% en contraste de instrumentos 0,1% a 0,05% verificaciones especiales 0,01% a 0,0001% control de patrones Los errores también pueden enfocarse desde varios puntos de vista y por ello pueden diferir de otros que son igualmente validos. Podemos clasificar los distintos errores mediante el siguiente cuadro. Los errores groseros son las equivocaciones cometidas por el operador, a causa del cansancio, la impericia, la falta de atencion o ideas. Estos errores son de facil detección ya que diferirán mucho del valor real. La forma de evitarlos es repitiendo las lecturas o por estudio de una serie de valores. Los errores sistemáticos son los que se repiten en magitud y signo, si la medida se repite en iguales condiciones. En gran parte de los casos están provistos de una formulación matemática que los representa y evalúa o por lo menos se cuenta con elementos gráficos o tablas para conocerlos con la exactitud que se desea. Los errores accidentales quedan en ecidencia ejecutando repetidas veces una medicion en iguales condiciones y advirtiendo que las lecturas difieren. La característica de estos errores es que son de valor aleatorio y de signo indefinido. Tanto el valor absoluto como el signo son cambiantes y por ello solo la aplicación de lose studios de probabilidad puede conducir a una estimación de los mismos. - CLASE: Se designa como el error absoluto máximo que puede cometer el instrument en cualquier parte de la escala, referido a su alcance y expresado en valor porcentual. CLASE= (Ea max / A) x 100 Este valor viene dado en los aparatos de medicion y debemos tenerlo en cuenta al comprarlo dado que varían en su exactitud. Existen valores de clase estandarizados, los mismos se utilizan en distintos ambitos de trabajo - - - - - - ALCANCE: Comprende los valores máximos y minimos que pueden ser medidos por dicho aparato, dicho valor siempre es positivo, (por ej, un aparato que pueda medir desde -10°C hasta los 300°C tendrá un alcance de 310°C). DEFLEXION (α): Se denomina así a la cantidad de divisiones o grados en que se desvía la aguja indicadora sobre una escala desde el 0 o inicio de la escala hasta donde se frena la aguja indicando una medida. Esta cualidad es de aparatos analógicos. DEFLEXION MAXIMA (αmax): Es la máxima cantidad de divisiones que tiene la escala. Esta cualidad es de aparatos analógicos. RANGO: Es el tramo de la escala en el cual las lecturas son confiables, esta confiabilidad también depende del tipo de escala del instrumento. PRECISION: La precisión de un instrumento indicador da idea de la repetición de las lecturas en el mismo. No siempre un instrumento preciso debe ser exacto, pero si un instrimento exacto debe ser siempre preciso. EXACTITUD: Es el grado de proximidad del valor medido con el valor real o verdadero. CONSTANTE DE LECTURA (k): Se define a la relación entre la magnitud máxima al final de la escala (Alcance), con su unidad correspondiente, y la máxima deflexión, en divisiones, (por ej, un instrumento de alcance = 5A y un máximo de 100 divisiones, k = Alcance / αmax = K= 5 A / 100 div = 50 mA/div) esto nos sirve entonces para saber el valor que existe entre cada division. Esta cualidad es de los aparatos analógicos. RANGO DE MEDIDA: Son los tramos en la escala en el cual las lecturas son confiables. Puede ocurrir que en una determinada escala de un instrumento se tenga al principio de ella valores muy comprimidos o aislados, los cuales me darán una mayor precision en la medida o no. Por ello existen distintos tipos de escalas, pudiendo ser generalmente, uniformes, cuadráticas, ensanchadas y logarítmicas. En las cuales podemos tener mayor precision en algunos rangos de valores de habitual medición, de diseños diferentes o con un espejo debajo del indice para poder suprimir el error de paralaje casi en su totalidad. SENSIBILIDAD: Se define como el cociente entre la desviación de la aguja indicadora y la variación de la magnitudque se está midiendo. Esta cualidad es de aparatos analógicos. - - - CONSUMO PROPIO: Los instrumentos eléctricos necesitan (en muchos casos) energía para accionar sus dispositivos. Esto significa que una cantidad de energia queda acumulada, hasta tanto se haga cesar esa cantidad o que una cierta potencia electrica se debe tomar de la misma red a la cual sirve. SOBRECARGA: Todo instrumento puede soportar una cantidad aplicada mayor que la nominal, que es la que hace alcanzar la desviación máxima. Esta sobrecarga no es capaz de destruir el aparato. TIEMPO DE RESPUESTA: Es el tiempo necesario para que la aguja o índice no se separe más del 1,5% del valor final que alcanzará en reposo indicando la medida. CATEGORIA DE EMPLEO: Normalmente abreviada como CAT I, II, III y IV, son las distintas categorias que nos protegen y protegen al aparato de medida ante una sobretension transitoria, pudiendo ser atmosférica o por encendido de maquinarias en la misma red, tambíen tienen distintas protecciones ante sobrecargas o fallas en la medición (por ej, medir corriente en paralelo), siendo la CAT IV la más preparada ante este tipo de fallas, osea que puede soportar transitorios de mayor energía. Como regla general, cuanto más cerca se esté de la fuente de alimentación, mayor será el numero de la CAT y mayor la posibilidad de reisgo debido a los transitorios. También, cuanto mayor sea la corriente de cortocircuito disponible en un punto determinado, mayor será la categoría. RESISTENCIA AL VOLTAJE (TENSIÓN DE PRUEBA): El el voltaje transitorio capaz de soportar por el instrumento, las pruebas se basan en la norma IEC 1010 y tienen en cuenta 3 criterios principales: el voltaje en régimen permanente, el voltaje transitorio de un impulso pico y la impedancia de fuente. Si vemos en la tabla podemos saber que, aunque la tensión de régimen (o permanente) sean las mismas, la tensión pico transitoria y las fuentes de prueba son diferentes en las distintas categorías. Por ejemplo, un medidor de 600 V de la CAT III se comprueba con un transitorio de 6 kV, mientras que un medidor de 1000 V de CAT III se comprueba con un transitorio de 8 kV. Pero aunque por ejemplo un transitorio de 6 kV de la CAT II de 1000V no son lo mismo que los 6 kV de la CAT III de 600 V, ya que entra en juego la impedancia de la fuente. Por ley de Ohm podemos ver que la fuente de prueba de 2 Ω de la CAT III tiene 6 veces más corriente que la fuente de 12 Ω de la CAT II. SIMBOLOGIA UTILIZADA EN LOS APARATOS DE MEDIDA Para representar esquemáticamente e interpretar las inscripciones de funcionamiento de los aparatos eléctricos se recurre a una simbologia normalizada, las mismas son: Sabiendo minimamente esto podemos decir que tenemos algún conocimiento basico de cara a realizar mediciones electricas. Ahora a lo importante del informe que se dividirá en 4 puntos. Qué medimos: Son las distintas magnitudes electricas o caracteristicas que tendremos que medir de cara a realizar el mantenimiento eléctrico. Con qué medimos: Son los distintos instrumentos de medida que podemos utilizar. Como medimos: Esquemas de las conexiones correctas para medir dichas magnitudes. Para que medimos: Puede ser desde tener idea del estado de una maquina o para realizar cambios en los circuitos por estar en malas condiciones. En las instalaciones electricas se pueden realizar medidas de una forma permanente mediante aparatos de cuadro o fijos, o de una forma aleatoria mediante aparatos portátiles. Antes de realizar cualquier medida es importante seleccionar el aparato idoneo, tanto en el tipo de corriente (CC o CA) como en la eleccion del calibre adecuado, con un alcance suficiente para el valor de la magnitud que pretendemos medir. Cuando la tensión o la intensidad son de valor elevado se suelen conectar los aparatos mediante transformadores de medidas, que adaptan el valor de la magnitud a medir al campo de medidas del aparato, indicandonos el valor real de la medida sobre la escala. QUE MEDIMOS De cara al mantenimiento eléctrico es necesario medir las siguientes magnitudes: CORRIENTE ELECTRICA: La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que recorre un material. Se debe al movimiento de las cargas (normalmente electrones) en el interior del mismo. Al caudal de corriente (cantidad de carga por unidad de tiempo) se le denomina intensidad de corriente eléctrica. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios por segundo), unidad que se denomina amperio (A). VOLTAJE: La tensión eléctrica o diferencia de potencial (también denominada voltaje) es una magnitud física que cuantifica la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos. También se puede definir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro. Su unidad en el Sistema Internacional de Unidades (SI) es el voltio. POTENCIA: La potencia eléctrica es la proporción por unidad de tiempo, o ritmo, con la cual la energía eléctrica es transferida por un circuito eléctrico. Es decir, la cantidad de energía eléctrica entregada o absorbida por un elemento en un momento determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio o watt (W). Cuando una corriente eléctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico. Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles, como calor, luz (lámpara incandescente), movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. Cabe destacar que dependiendo del tipo de corriente (CA o CC) las componentes de dicha potencia cambian, pudiendo ser Potencia Activa (P) y se mide en Watt (W), Potencia Reactiva (Q) y se mide en Volt Amper Reactivo (VAr) y Potencia Aparente o total (S) y se mide en Volt Amper (VA). COS : Diferencia de angulo entre la tensión y corriente en un Sistema alterno, este desfasaje viene dado por la carga y depende de si son cargas inductivas, resistivas o capacitivas. Este coseno de tambien influye en la portencia total del circuito, siendo mayor o menor de acuerdo a la carga conectada. PUESTA A TIERRA: Las puestas a tierra se emplean en las instalaciones eléctricas como una medida de seguridad. En caso de un fallo donde un conductor energizado haga contacto con una superficie conductora expuesta o un conductor ajeno al sistema hace contacto con él, la conexión a tierra reduce el peligro para humanos y animales que toquen las superficies conductoras de los aparatos. Aunque también pueden ser de servicio, estas sirven para el servicio de suministro de energía electric, actuando como el neutro de la conexion Estrella del transformador de distribucion. La puesta a tierra se mide en Ohms (Ω). RESISTENCIA DE AISLACION: Para evitar fallas en maquinarias o circuitos se deberá medir esta Resistencia en los mismos ya que nos dará una idea de como se encuentra el material aislante de un cable por ejemplo y asi saber si está en condiciones de seguir operando o no, esta Resistencia se mide en Ohmios (Ω). LUMINOSIDAD: Es la cantidad de luz que se encuentra en un determinado recinto, en nuestro caso esta luz es la que emiten las distintas lámparas o focos, dependiendo del área de trabajo la iluminación debe ser mayor o no, para evitar accidentes por falta de visión del operario. Existen distintas medidas de luminosidad, como pueden ser los Lux, Lúmenes o Candela. TEMPERATURA: La temperatura es la propiedad física que se refiere a las nociones comunes de calor o ausencia de calor, se mide en grados centígrados (°C), Kelvin (K), grados Fahrenheit (°F) entre los más comunes. CAPACITANCIA: En electromagnetismo y electrónica, la capacidad eléctrica, que es también conocida como capacitancia, es la propiedad que tienen los cuerpos para mantener una carga eléctrica. La capacidad es también una medida de la cantidad de energía eléctrica almacenada para una diferencia de potencial eléctrico dada. Generalmente los motores o en sistemas de corrección de FdP poseen capacitores para su funcionamiento y pudiendo ser también una de las tantas fallas que puede poseer la instalación o equipo, por ello es considerable medirla. SECUENCIA DE FASES: En un sistema trifásico se tienen 3 fases (R, S y T) las cuáles están desfasadas una de otras en el espacio eléctrico por 120°, por ello la tensión pico de una nunca sucederá al mismo tiempo que otra fase, por lo que una secuencia directa deberá ser R,S,T y una secuencia inversa será T,S,R. La secuencia de fase está directamente relacionada con el sentido de giro en los motores trifásicos, por ejemplo, un motor gira en sentido horario en secuencia directa y en sentido anti-horario en secuencia indirecta, siendo el sentido de giro de vital importancia para el funcionamiento correcto de todas las máquinas. Todas estas magnitudes son las que generalmente se deben medir de cara a realizar mantenimiento eléctrico, aunque no siempre sea totalmente necesario hacerlo en algunas ocasiones, dado que, podemos tener solamente un error puntual que arreglar. CON QUÉ MEDIMOS CORRIENTE ELECTRICA: Los aparatos de medida se pueden dividir en 2 grandes grupos, fijos o portátiles. Los fijos son los Amperímetros, Relé cofimétrico, Analizador de energía. Los portátiles son la Pinza amperométrica, analizador de energía y multímetro, aunque estos últimos no son muy empleados dado que no miden Corrientes elevadas y se debe abrir el circuito para medirla. A su vez los aparatos pueden ser analógicos o digitales. VOLTAJE: Los aparatos de medida se pueden dividir en 2 grandes grupos, fijos o portátiles. Los fijos son los Voltimetros, Relé cofimétrico, Analizador de energía. Los portátiles son la Pinza amperométrica, analizador de energía y multimetro. A su vez los aparatos pueden ser analógicos o digitales. POTENCIA y COS : Dado que la potencia y cos van muy de la mano los aparatos para medir estas magnitudes son los mismos. Aunque también se puede saber la potencia total consumida mediante un Amperimetro conectado en serie y un Voltímetro conectado en paralelo. Los aparatos de medida se pueden dividir en 2 grandes grupos, fijos o portátiles. Los fijos son los Vatimetros, Relé cofimétrico, Analizador de energía. Los portátiles son la Pinza cofimétrica. A su vez los aparatos pueden ser analógicos o digitales. PUESTA A TIERRA: En este caso existen solamente aparatos de medición portatiles, están el telurimetro y telurimetro tipo pinza. Aunque estas últimas estan a un precio mucho mayor por lo que no son demasiado utilizadas. También, puede hacerse con un método más complejo utilizando un amperimetro y voltímetro, el mismo se puede encontrar en la aea RESISTENCIA DE AISLACIÓN: La Resistencia de aislacion suele medirse con instrumentos portatiles llamados megger. Los mismos pueden ser analógicos o digitales, y dependiendo de la tensión de prueba el instrumento puede ser diferente. LUMINOSIDAD: La luminosidad se puede medir mediante distintos instrumentos, incluso existe una aplicación para teléfonos que nos mide la luminosidad mediante la cámara, por supuesto este método no está aprobado por una norma que nos da el certificado de calidad de la medición, por lo que no es aconsejable usarlo en el ámbito profesional. La aconsejable es mediante un Luxómetro, los mismos pueden ser analógicos o digitales, aunque los analógicos hoy en día no se encuentran en el Mercado fácilmente ya que los digitales pueden ser más confiables. Aunque también, se puede medir con resistencias LDR las cuales varían al incidir la luz en ellas. Aunque esto no nos da una lectura directa en Lux, pero nos sirve para pasar directamente de una señal lumínica a eléctrica y enviar una señal a algún dispositivo de control, se utilizan en las foto controles, por ejemplo. TEMPERATURA: Se puede medir con muchos instrumentos, dependiendo del ambito y la temperatura que se necesite medir. Los instrumentos pueden ser fijos o portátiles, siendo los fijos, una termocupla, termómetro, camara termográfica fija, resistencias NTC, PTC y RTD. Los instrumentros portátiles son el termómetro, pistola laser para medir calor o una camara termográfica. También, pueden ser analógicos o digitales, o para enviar una señal a algún dispositivo de control y comando. CAPACITANCIA: La capacitancia se puede medir mediante aparatos portátiles como un capacimetro o multímetro que tenga la opción de hacerlo. Generalmente, son digitales y sirven para medir una amplia variedad de capacitores con un mismo instrumento. SECUENCIA DE FASES: Dicha medición se puede medir mediante un Secuencimetro, por método de los dos vatímetros, Osciloscopio o analizador de redes y por el método de las dos lámparas. Este ultimo se puede realizar de manera “casera” pero la misma no es segura por ello no se recomienda hacerlo en el ámbito profesional. CÓMO MEDIR Se tratará de simplificar lo más posible las formas en que se miden las magnitudes vistas anteriormente, con los aparatos de medida que vimos. Para realizar las mismas tenemos que tener en cuenta algunas precauciones de cara a la seguridad eléctrica de uno al realizar la medición eléctrica, ya que si no se tiene noción de cómo utilizar o es mal utilizado puede poner en riesgo la seguridad de las personas, de la propia instalación eléctrica y del aparato. CORRIENTE ELECTRICA: Como vimos antes se pueden medir mediante elementos portátiles o fijos, digitales o analógicos, y básicamente la unica forma de medirla directamente es contectando el amperimetro en serie, esto quiere decir que el amperímetro estará directa o indirectamente conectado al cable de alimentación de la máquina, del sector, tablero seccional o principal. En el caso de conexión directa se tendrá toda la corriente de entrada al tablero circulando a través de ella sin generar cambios en el mismo dado que posee una impedancia despreciable por ello no se debe conectar en paralelo, si esto llegara a ocurrir estaríamos generando un cortocircuito que resultaría peligroso para cualquier parte y más si es el tablero principal. La corriente se puede medir de manera directa, mediante la colocación de un amperímetro en serie, osea cortando los cables, conectandolos uno al borne de entrada y otro al de salida, si es para un amperímetro fijo o cualquier aparato fijo es aconsejable realizar esta conexión, en el caso de aparatos móviles se aconseja la medición de manera indirecta, ya que si tenemos que medir con un multimetro debemos cortar el cable para volver a empalmarlo y no resulta nada practico y menos en lugares donde no se pueda cortar el suministro eléctrico, ademas, no se pueden realizar la mediciónes mayores a 10 A. La manera indirecta de medir corriente es mediante una pinza amperométrica o transformador de medida, la pinza es básicamente poder enrollar el cable a medir a través del gancho y medir a través de un transformador de medida teniendo en cuenta la relacion entre Corrientes del primario y secundario. - Medición directa: Como vimos, las mediciones directas se deben realizar con instrumentos de mediciónes fijo, su medición generalmente es en sistemas trifásicos por lo que tendremos que medir cada fase de la instalación, resultando esto de tener que conectar las 3 fases al instrumentro de medición, o también, un amperímetro por fase. En el caso de mediciones por medio de relé cofimetrico o analizador de redes dependerá la lectura de corriente del propio aparato de medición, ya que hay infinidad de modelos de diferentes fabricantes con diferentes programaciones, para aprender a realizar dicha lectura debemos tener el catálogo del fabricante. Pero básicamente se deben conectar en serie y paralelo, aunque muchas veces se deben conectar otros conductores a servicios auxiliaries o de comando, la conexión entonces se deberá ver en el manual de uso del fabricante, identificar los bornes y conectar. Podemos ver que en ejemplos de conexiones básicos de estos, se mide generalmente la corriente de manera indirecta y la tensión de manera directa. Los relés cofimetricos sirven para los bancos de corrección de factor de potencia, y también se debe ver la forma de conexión según el fabricante y la manera de leer las corrientes. Dado que en sistemas trifásicos se necesitan 3 amperímetros, muchas veces se utiliza una llave conmutadora y mediante 1 amperimetro poder tener referencia de las 3 fases. Medición indirecta: Este tipo de medición se realiza mediante transformadores de medida o la pinza Amperométrica, esta medición se utiliza cuando la corriente que se quiera medir son de magnitudes muy grandes y un amperímetro que soporte dichas magnitudes no sería fácil ni barato construir. Los transformadores de medida vienen desde 100 A a más como corriente de entrada y 5 A de salida fija. Se debe tener en cuenta la relación de transformación, los más utilizados en mediciones para industrias son de clase 0,5 y 0,5s, también, dependen de la tensión nominal de trabajo, el modelo de transformador a utilizar, y las condiciones en que se utilizan. La pinza amperométrica sirve para mediciones en baja tensión y pueden llegar hasta 600 A de corriente medible. De igual forma es necesario conectar analizadores de redes o relés cofimétricos de manera indirecta en el caso de medición de corrientes, aunque muchas veces los transformadores de intensidad ya vienen con el equipo y solo necesitamos pasar el conductor de corriente a través de un anillo que registra el flujo magnético. Hay que tener en cuenta de pasar solamente el conductor que queremos medir a través del instrumento de medida, ya que si pasamos la fase y neutro estaríamos anulando el campo magnético y la medición sería un error grosero. Como precauciones generales al medir corrientes podemos decir que: Medir corriente en serie: Ya que el amperímetro, o multimetro en función de amperímetro posee muy poca impedancia eléctrica para no modificar la corriente que se quiera medir si conectamos este amperímetro en paralelo estaríamos provocando un corto circuito entre fase y neutro. Aparato de medida: Se debe saber qué queremos medir y con que podemos medir, aunque la medida pueda resultar en un valor resultante muchas veces el aparato no es de la clase, corriente admisible o categoría de empleo adecuada. Asi como también elegir el T.I. adecuado. No aconsejable: No aconsejable es utilizar multímetros para medir corrientes, dejar el secundario del T.I. abierto ya que se pueden inducir tensiones peligrosas de salida que puede dañar la propia aislación del trafo o quemar los bobinados del secundario ya que no esta preparado para soportar tensiones sino corriente. No poseer la indumentaria necesaria para el trabajo eléctrico, de no conocer el aparato para realizar las mediciones o lecturas, buscar el catálogo del fabricante dado que el mismo nos dará información de cómo resolver algunas fallas del propio aparato. VOLTAJE: Como vimos antes se pueden medir mediante elementos portátiles o fijos, digitales o analógicos, y básicamente la única forma de medirla directamente es contectando el voltímetro en paralelo (entre fase y neutro o fase y fase), esto quiere decir que el voltímetro estará directa o indirectamente conectado al cable de alimentación de la máquina, del sector, tablero seccional o principal. Al igual que la corriente, la tensión se puede medir de manera directa o indirecta. - Medición directa: Se conecta directamente a los bornes de línea y neutro que se quieran medir, o las puntas de prueba se colocan en contacto con la fase y neutro de entrada, esto podemos realizarlo mediante multímetros, voltímetros, analizador de redes o relé cofimétrico. Cuando se quiere medir tensiones en un sistema trifásico sobre todo en cuadros, podemos recurrir a colocar 3 o 6 voltímetros, esto es para medir la tensión de fase y línea de cada fase, mediante la configuración vista arriba, y por consiguiente el aumento de espacios y costos. Para evitar esto, se recurre a la utilización de conmutadores voltimétricos que permiten realizar la medida entre las fases o fase y neutro utilizando solo un voltímetro. En el caso de mediciones por medio de relé cofimetrico o analizador de redes dependerá la lectura de corriente del propio aparato de medición, ya que hay infinidad de modelos de diferentes fabricantes con diferentes programaciones, para aprender a realizar dicha lectura debemos tener el catálogo del fabricante. Pero básicamente se deben conectar en serie y paralelo aunque muchas veces se deben conectar otros conductores a servicios auxiliaries o de comando, la conexión entonces se deberá ver en el catálogo, identificar los bornes y conectar. - Medicion indirecta: Se realiza mediante transformadores de tensión o voltaje, estos tienen un devanadado primario en MT o AT y un secundario en BT, siempre se debe tener en cuenta la relación de transformación ya que la medición del mismo se debe multiplicar por dicha relación de transformación, mientras mayor sea la tensión primaria, mayores son los costos del mismo. Generalmente en sistemas de distribución no existe en conductor neutro dado que el primario se realiza en esquema de conexión en Triángulo, por ello, el primario de nuestro transformador debe estar conectado a la fase y en en otro extremo aterrado, ya que esto generará una diferencia de potencial que permite transformar las tensiones. Aunque también se suele utilizar entre fase y fase en algunos casos puntuales. Como precauciones generales para medir voltajes, podemos decir que: Medir tensión en paralelo: Ya que se debe medir la diferencia de potencial entre 2 puntos, o mejor dicho entre la masa y conductor vivo, si se conecta en serie estaríamos midiendo la caída de tensión que produce el propio voltímetro dado que este tiene una alta impedancia de entrada, esto es para, al conectar en paralelo una corriente circulará también por el amperímetro y mientras menos corriente quiera circular, menos se estaría afectando a la carga que queremos medir. Aparato de medida: Se debe saber qué queremos medir y con que podemos medir, aunque la medida pueda resultar en un valor resultante muchas veces el aparato no es de la clase, corriente admisible o categoría de empleo adecuada. Así como también elegir el T.T. adecuado. No aconsejable: No es aconsejable tener que pelar el conductor en un tramo medio para realizar la medida ya que estaríamos afectando la resistencia de aislación del mismo, siempre conviene hacerlo en los bornes de entrada. Tampoco se aconseja dejar el secundario del T.T. cerrado dado que estaríamos provocando un cortocircuito, no poseer la indumentaria necesaria para el trabajo eléctrico, de no conocer el aparato para realizar las mediciones o lecturas, buscar el catálogo del fabricante dado que el mismo nos dará información de cómo resolver algunas fallas del propio aparato. POTENCIA Y COS : Estas magnitudes se pueden medir con instrumentos fijos y portátiles, aunque se puede utilizar un mismo aparato para realizar las 2 mediciones. Aunque debemos tener en claro que la medición de potencia se realiza de manera muy distinta en CC y CA, nosotros nos centraremos en CA dado que es lo que se encuentra mayormente en una industria, la conexión para CC y CA es de la misma forma solamente que en CA entra en juego el desfasaje entre tensión y corriente que ocasiona la carga, dependiendo de si es inductiva, capacitiva o resistiva, lo que genera el COS , dicho coseno es el angulo de desfasaje entre la tensión y corriente. De cara a la medición de potencia este COS afecta directamente a la potencia total medida (S) haciendo que el consumo de la misma sea mayor o menor. La conexión se debe realizar en serie y paralelo, dado que se quiere medir la potencia (P= V x I) y el valor del cos los instrumentos de medición analógicos lo hacen mecánicamente y los digitales mediante cálculos. Ahora bien, la conexión puede ser de manera directa o indirecta (mediante Trafos de medida). Si lo pensamos bien, también se pueden realizar estas mediciones mediante un voltimetro y amperímetro y sería totalmente válido pero poco práctico en sistemas trifásicos ya que necesitaríamos 6 o 9 instrumentos de medida, por ello se pueden colocar 1 vatímetro por fase, uno trifásico o un analizador de redes o relé cofimétrico, este último se utiliza para bancos capacitores entonces debe estar midiendo permanentemente estas magnitudes. Para la conexión de los mismos se deberá buscar el catálogo de los fabricantes para las conexiónes y configuración. Para medir potencia debemos tener las mismas precauciones que al medir corrientes y tensiones. - PUESTA A TIERRA: La medición de resistencia a tierra dependen de algunos factores que pueden afectar al resultado de la medición, estos son, el tipo de prueba, tipo de aparato y lugar físico de las puntas o electrodos de prueba. Tipo de prueba: Existen 3 métodos de prueba básicos, los demás son variaciones de éstas. Aunque sean muy parecidas, los resultados de las mediciones no son exactamente los mismos. Método de caída de potencial: También llamado método del 62% o 3 puntos, se realiza con 3 terminales de prueba o electrodos separados, los cuales se conectan al telurímetro, en P1 y C1 se conecta puenteado y a la jabalina a probar o electrodo de referencia, posteriormente se conectan las picas de prueba a P2 y C2. Al accionar el instrumento, se genera una corriente qie se inyecta por P1/C1 retomando por el electrodo P2. El instrumento mide la caída de tensión que existe entre P1/C1 y P2 dada la circulación de corriente, luego por ley de ohm calcula la resistencia (R= U/I). Por lo menos debe existir 15 m entre C1/P1 y C2, y entre C1/P1 y P1 debe ser del 62% de la distancia ente C1/P1 y C2 ya que de esta forma tendremos mayor exactitud en la medida. Este método puede servir para mediciones iniciales o de una PAT ya instalada. Sin embargo, este método tiene la limitante de no poder utilizarse en una zona en la que existan objetos conductores alrededor. Si dichas longitudes no se pueden conseguir, se puede realizar con la última pica a 90°. Método de dos puntos: En éste se puentean P1 y C1 y se conectan al electrodo de prueba, se puentean P2 y C2 y se conectan a un sistema de tubos de agua metálicos. Esta es la forma más simple de realizar una medición de PAT, pero tiene 3 limitaciones importantes: 1_ El sistema de tubos de agua debe ser grande como para tener una resistencia despreciable. 2_El sistema debe ser metálico en su totalidad 3_El electrodo bajo prueba debe estar lo suficientemente lejos del sistema de tubos de agua para quedar fuera de su influencia. Éste método solo sirve para medir una PAT ya existente. Método de 4 puntos: Se realiza con 4 puntas de prueba. También llamado Wenner, ya que el Dr. Frank Wenner desarrolló la siguiente teoría. Si la distancia A entre electrodos es de 2 metros, al realizar la prueba usted obtendrá la resistividad de la tierra a una profundidad de 2 metros. Por consiguiente, se deberá: 1_ Convertir los metros en centímetros 2m => 200cm = A 2_ Multiplique 2∏x A = 2∏x 200cm = 1.256 3_ Multiplique el valor por el valor lado en el instrumento para obtener la resistencia de tierra. En otras palabras debemos aplicar la siguiente fórmula. Este método es útil cuando se quieran proyectar esquemas de puestas a tierras. - - Tipo de aparato: No todos los aparatos de medición a tierra trabajan de la misma manera. Existen diferencias muy marcadas en el tipo de corriente empleada. Los aparatos más utilizados emplean corriente alterna, pero a distintas frecuencias y voltajes, 120 V a 25 Hz o 22V a 133 Hz, generando diferencias en las mediciones por la impedancia del terreno a las distintas frecuencias. Como vimos también se puede medir la puesta a tierra mediante un aparato tipo pinza que simplemente con envolver el cable de PAT del TP ya nos arroja un valor aproximado del mismo, pero el mismo tiene distintas limitaciones y es que dependen mucho de una instalación de PAT bien realizada, en electrodos de mallas industriales donde por inducción electromagnética se pueden obtener más de 2 A en los conductores de PAT no se puede usar dicho aparato. Lugar Físico: Los electrodos de los instrumentos de medición pueden ser colocadas en todas direcciones como a una inmensidad de distancias entre ellas, Aunque es el mismo punto de medida, las lecturas no son idénticas; debido a la presencia de corrientes de agua o de capas de distinta resistividad. En los terrenos industriales es aún mayor la diferencia debido a la presencia de objetos metálicos enterrados como tuberías, cabillas de construcción, canalizaciones eléctricas, etc. RESISTENCIA DE AISLACIÓN: La resistencia de aislación se mide con un aparato llamado MEGGER o Megohmetro, y los terminales de deben conectar entre 2 puntos en los que queremos saber la resistencia de aislación, por ejemplo, entre el cable de fase y neutro de una instalación o los bobinados de un motor con respecto a la carcasa, etc. Antes que nada, me parece importante saber las características de una medición de aislación y los factores que influyen en la misma. La medición de la misma se basa en la ley de Ohm. Al aplicar una tensión continua con un valor conocido e inferior al de la prueba dieléctrica y a continuación medir la corriente en circulación, es posible determinar el valor de la resistencia. Esta resistencia es de valor muy elevado pero no infinito por ello la circulación de corriente será muy pequeña, este valor de resistencia muestra la calidad del aislamiento entre dos elementos conductores, pudiendo ser de kΩ, MΩ, GΩ o incluso TΩ dependiendo del rango de medida de los aparatos. Existe un cierto número de factores que afectan el valor de la resistencia de aislamiento, siendo las más importante la temperatura a la que se encuentra la máquina puesta a prueba, la humedad del ambiente y contaminaciones externas, como por ejemplo polvo o aceite. Estas influencias pueden hacer variar la cantidad de corriente que circula en el cuerpo del aislante, esta corriente total que circula en el cuerpo del aislante es la suma de 3 componentes. Corriente de carga capacitiva: Correspondiente a la carga de la capacidad del aislamiento probado. Esta corriente es transitoria, relativamente elevada al principio, y disminuye exponencialmente hacia un valor cercano a cero una vez que el circuito probado esta cargado eléctricamente. Al cabo de unos segundos, esta corriente resulta inapreciable comparada con la que se mide. Corriente de absorción: Corresponde a la portación de energía necesaria para que las moléculas del aislante se reorientes bajo el efecto del campo eléctrico aplicado. Esta corriente decrece mas lento que la capacitiva, tardando unos minutos más para llegar a cero. Corriente de fuga o de conducción: Esta corriente indica la calidad del aislamiento, crece de manera rápida y luego es estable en el tiempo. El gráfico ilustra la naturaleza de las 3 corrientes y la total de manera aproximada dado que depende de lo que se esté queriendo medir. Como la corriente total es variable en el tiempo, existen una gran variación del resultado de resistencia de aislamiento ya que el circuito se alimenta con una tensión constante. Como vimos la temperatura hace variar el valor de la resistencia de aislamiento de manera casi exponencial, por ello, se debe medirla a la temperatura de régimen de trabajo a la que se encuentra, si esto no fuera posible se debe corregir en función de la temperatura. Como aproximación rápida podemos decir que un aumento de 10°C puede reducir a la mitad la resistencia de aislación. Otra manera de aplicar el factor de corrección es mediante la sig. Fórmula: La tasa de humedad influye sobre el aislamiento en función del nivel de contaminación de las superficies aislantes. Siempre hay que procurar no realizar una medida de resistencia de aislamiento si la temperatura es inferior a la del punto de rocío. Sabiendo esto podemos pasar a los distintos métodos de medición, que son más que nada distintos protocolos que nos dicen como medir, por cuanto tiempo y que tener en cuenta, ya que este tipo de medición es especial ya que se pueden tener elevadas tensiones de salida en el aparato de medida. Además de ser una de las más importante de cara al mantenimiento preventivo eléctrico. Medida puntual o a corto plazo: Consiste en aplicar la tensión de ensayo por 30 o 60 segundos. El valor obtenido se debe normalizar a valores de temperatura y humedad de trabajo, este se puede comparar con los umbrales mínimos a cumplir indicados en las normas relativas a las instalaciones, anotar dichos valores y compararlos con otros tomados anteriormente. Medición basada en la influencia del tiempo de aplicación de la tensión de ensayo: Consisten en leer valores sucesivos de resistencia de aislamiento en determinados momentos. Se recomiendan en el mantenimiento preventivo de las máquinas rotativas y al control de sus aislantes. La ventaja es que son poco influenciables por la temperatura. Se puede determinar la calidad del aislamiento mediante el examen de las variaciones del valor del aislamiento en función de la duración de aplicación de la tensión de ensayo. Este método permite sacar conclusiones incluso si no hay historial de las medidas de aislamiento. Indice de polarización (IP): Se efectúan 2 lecturas a 1 y a 10 minutos y se vuelcan los valores a la sig. Formula IP = R (10min)/ R (1min). De forma generaln un índice inferior a 2 indica un problema potencial, mientras que si es superior a 4 es un aislamiento excelente. Este método es apropiados para circuitos con aislantes sólidos. Relación de absorción dieléctrica (DAR): Para instalaciones o equipos que contengan aislantes en los cuales la corriente de absorción disminuye rápidamente, la lectura de las resistencias de aislamiento a los 30 y 60 segundos puede ser suficientepara calificar el aislamiento. El DAR se define mediante la sig fórmula: DAR= R (60seg) / R (30seg). Medición por escalones: Debe realizarse una prueba en escala, repartida 5 escalones iguales, la tensión máxima a aplicar y una duración idéntica, generalmente es de 1 minuto, quedando por debajo de la tensión clásica de ensayo dieléctrico (2 Un + 1 kV). Los resultados de este método son totalmente independientes del tipo de aislantes y de la temperatura, puesto que no se basa en el valor de los aislamientos medidos sino en la disminución efectiva del valor leído al cabo de un tiempo idéntico, para dos tensiones de ensayo diferentes. Una disminución del 25% o más de la resistencia de aislamiento entre 2 escalones consecutivos es una señal de deterioro del aislamiento habitualmente relacionado con la presencia de contaminantes. Método de prueba de descarga dieléctrica (DD): Se efectúa midiendo la corriente durante la descarga del dieléctrico del equipo que se está probando. Más que intentar medir la corriente de polarización durante la prueba de aislamiento, esta prueba mide la corriente de despolarización y la corriente de descarga capacitiva al final de la prueba de aislamiento. Primero se debe cargar el dispositivo a probar durante un tiempo suficiente hasta alcanzar un estado estable. Se descarga entonces el dispositivo mediante una resistencia interna del megohmetro y se mide la corriente que circula. Esta corriente está compuesta por la descarga capacitiva y de reabsorción dando la descarga total. Se mide esta corriente tras un tiempo de 1 minuto. El valor DD se calcula según la fórmula: DD = I (corriente a 1 minuto) / (Vensayo x Cap) Entonces podemos identificar los excesos de corriente de descarga que se producen cuando una de las capas de un aislante multicapas está dañada o contaminada. La corriente de descarga será superior para una tensión de ensayo y una capacidad dadas si una de las capas del aislamiento falla. El valor ctte de tiempo de esta capa individual ya no estará en relación con la de las demás capas, creando un aumento del valor de la corriente respecto a un aislamiento correcto. Este método depende de la temperatura, asi que conviene realizar la prueba a una temperatura estándar. Para tener una idea de las tensiones de prueba debemos tener en cuenta la tensión nominal a la cual trabaja el mismo. No obstante, se recomienda contactar con el fabricante del conductor/equipo para conocer su propia recomendación en términos de tensión de ensayo aplicables. Las precauciones a tener en cuenta para medir aislación son las siguientes: El ensayo debe efectuarse en una instalación o equipo sin tensión y desconectada para asegurarse de que la tensión no se aplicara a otros equipos. Asegurarse de que el circuito este descargado antes de efectuar cada medición, la descarga puede realizarse mediante un cortocircuito y/o uniendo a tierra los terminales del equipo durante un tiempo suficiente. Una regla sencilla consiste en dejar que el equipo se descargue durante un tiempo 5 veces igual al tiempo de carga (tiempo del último ensayo). Se debe observar una protección especial cuando el dispositivo a probar se encuentra localizado en un entorno inflamable o explosivo. Se recomienda reducir al máximo el acceso al personal ajeno y llevar equipamiento de protección individual. Se deben utilizar cables de conexión apropiados para realizar la prueba y asegurarse de su perfecto estado, ya que si el cable no es apropiados pueden inducir errores en la medición o resultar peligroso para el que lo opera. LUMINOSIDAD: Para medir luminosidad se utiliza el luxómetro, el mismo nos puede indicar la cantidad de iluminación en lux, lúmenes o candelas. Generalmente pueden tener un LDR como sensor. Para medir se deberá tener en cuenta el recinto y tipo de actividad que se realiza en él. Para comenzar la medición se deberá realizar un plano imaginario, divididos en cuadrados de 60x60 a una altura de 80cm (estos valores son estimativos, dependiendo del rubro que se desarrolle estas medidas pueden variar, siempre teniendo un criterio razonable), lo que nos daría como resultado una serie de divisiones en todo el recinto, y medir en las uniones imaginarias (X) o en el centro de los cuadrados. La iluminación del recinto será el valor medio de todas las mediciones. El procedimiento será entonces: 1) Definir el lugar que se quiere evaluar. 2) Realizar el plano imaginario de medición. 3) Encender todas las luces en la zona de medición. 4) Verifique la calibración del instrumento (0 LUX) y seleccione el rango más apropiado. 5) Dejar un tiempo de 1 o 2 minutos para la estabilización del sensor del aparato de medida. 6) Cada cierto número de mediciones verifique el 0 Lux (estabilización del sensor). Recomendaciones generales: No se debe interponer entre la fuente de iluminación y el sensor del luxómetro y con el propósito de evitar reflexiones indebidas durante la medición, no se debe utilizar delantal blanco. Siempre se debe tratar de realizar mediciones con luz artificial (noche), a fin de conocer situaciones críticas. También es recomendable medir la luz de lámparas fluorescentes después de 100hs de uso mínimo y las incandescentes después de 20hs de uso y debe permitirse un periodo de calentamiento de las lámparas, y una adaptación del sensor del instrumento para que alcance la sensibilidad constante. TEMPERATURA: Se deberá apuntar con el laser o la cámara termográfica hacia el lugar que se quiera medir, y asi obtener una lectura de la o las temperaturas que existen en dicho punto. Si requiriera configuraciones especiales se deberá leer lo que el fabricante pone en el catálogo. Para medir con un termómetro o termocupla debemos ponerla en contacto directo con el líquido o sitio que queremos medir. Este tipo de medida se utiliza mucho en el control de procesos o como medición para mantenimiento preventivo. CAPACITANCIA: Un multímetro o capacímetro determina la capacitancia cargando un capacitor con una corriente conocida, luego mide la tensión resultante y, finalmente, calcula la capacitancia. La resolución de problemas de motores monofásicos es uno de los usos más prácticos para la función de capacitancia de un multímetro digital. La falla en el arranque del condensador de un motor monofásico es síntoma de un capacitor defectuoso. Dichos motores continuarán funcionando cuando hayan arrancado, por lo que la resolución del problema es complicada. La falla de la unidad de inicio del capacitor en compresores de climatización es un buen ejemplo de este problema. El motor del compresor puede arrancar, pero pronto se sobrecalentará y provocará una sobrecarga en el disyuntor. Los motores monofásicos con dichos problemas y con condensadores ruidosos requieren un capacímetro o multímetro para verificar que los capacitores funcionen correctamente. Casi todos los condensadores del motor tendrán el valor de microfaradio marcado en el capacitor. La corrección del factor de energía de los capacitores trifásicos suele estar protegida con fusibles. Si uno o más de estos capacitores fallan, habrá ineficiencias del sistema, aumentarán las facturas del servicio eléctrico y podría haber disparos involuntarios del equipo. Si un fusible del capacitor se funde, se debe medir el valor en microfaradios del capacitor averiado y verificar que esté dentro del rango señalado en el capacitor. Algunos factores adicionales que implican la capacitancia y que vale la pena conocer: - Los capacitores tienen una vida útil limitada y a menudo son la causa de un mal funcionamiento. Los capacitores defectuosos pueden tener un cortocircuito, un circuito abierto o pueden deteriorarse físicamente hasta el punto de fallar. Cuando un capacitor hace cortocircuito, puede fundir un fusible u otros componentes pueden estar dañados. Cuando un capacitor se abre o deteriora, el circuito o los componentes del circuito pueden no funcionar. El deterioro también puede cambiar el valor de capacitancia de un capacitor, lo que puede causar problemas. Recomendaciones generales: Un buen capacitor almacena una carga eléctrica y puede permanecer energizado después de que se desconecta la energía. Antes de tocarlo o tomar una medición, a) desconéctelo de la fuente de energía, b) utilice el capacímetro o multímetro para confirmar que está DESCONECTADO, y c) con cuidado, descargue el capacitor conectando una resistencia a través de los cables. Asegúrese de usar equipo de protección personal adecuado y asegúrese de poner el instrumento en la escala correcta de medición. SECUENCIA DE FASES: Por el método de los dos vatímetros y de acuerdo a lo visto en teoría, se utiliza un sistema equilibrado de cargas, inductivo o capacitivo. En función de la comparación de las lecturas de ambos se determina la secuencia. Por ejemplo, si conectamos una carga inductiva equilibrada, la lectura del vatímetro de menor indicación corresponderá al vatímetro P1-2 y por lo tanto determinante de la secuencia de fase 1 para la amperómetrica, fase 2 para la voltimétrica y finalmente la restante la fase 3. Una de las aplicaciones vistas en el osciloscopio de doble trazo es la determinación de la secuencia de fases, siguiendo el esquema siguiente: El secuencímetro es una aparato que nos indica la secuencia de fases a partir de la indicación del sentido de rotación de un disco, se muestra uno en que la indicación de las fases viene dado por la dirección de la flecha grabada en un disco rotante. Básicamente es un pequeño motor asincrónico, cuya rotación dependerá del orden de sucesión en el tiempo de las fases que alimentan las bobinas estatóricas. O también, mediante luces que prenden en el orden de cada pico de fase (L1 , L2, L3). PARA QUÉ MEDIMOS - - - Es necesario medir todas estas magnitudes para Controlar, Corregir, Proyectar o por Seguridad Controlar: Es necesario tener un control de las variables, para por ejemplo, la automatización y control de procesos ya que un ligero cambio en valores de corrientes o voltajes puede indicar un problema en alguna parte. O simplemente querer controlar la potencia que esta consumiendo una industria en horas pico de trabajo. Corregir: Si existe alguna falla es necesario corregirla, por ejemplo, en un banco de corrección de FdP, si algún capacitor estuviera averiado podríamos tener problemas en la corrección del mismo, lo que puede originar una sobre corriente o corte de las protecciones de dicho banco por ello debemos medir para saber qué capacitor está defectuoso y cambiarlo (corregir). Proyectar: Se puede medir mediante un analizador de red una instalación y proyectar un corrector de factor de potencia si fuera necesario. Seguridad: De cara a la seguridad son buenas las medidas preventivas, por ejemplo, la resistencia de aislación, para saber si alguna aislación se encuentra en mal estado y evitar cortocircuitos que puedan dañar la máquina o electrónica.
