Clase 02 – GENERALIDADES SOBRE INSTRUMENTOS DE MEDIDA

Laboratorio de Mediciones Eléctricas – Generalidades

Clase 2: Formas de realizar mediciones

Las mediciones eléctricas se pueden realizar de dos formas distintas:

Medición directa: se obtienen mediante la indicación directa de un instrumento que indica el valor numérico de la magnitud a determinar.

Medición indirecta: se obtiene aplicando fórmulas donde se utilizan como datos, valores medidos en forma directa. ( Ley de Ohm, etc).

Reconocimiento de un instrumento

Referencias:

Marco del instrumento
Ajuste a cero
Índice o aguja
Escalas
Alcances máximos
Bornes de conexión
Símbolos

No siempre toda la escala del instrumento puede utilizarse para efectuar lecturas. Por lo tanto, se debe distinguir la diferencia que existe entre el alcance de indicaciones del instrumento y el alcance de mediciones.

En la siguiente figura se observa la diferencia entre ambos conceptos.

El alcance de indicaciones del instrumento, generalmente denominado “alcance del instrumento”, viene determinado por el comienzo y el fin de la escala.

El alcance de mediciones del instrumento, comprende aquella parte de la escala en la cual se cumplen las condiciones de exactitud del instrumento (clase).

Con respecto a la escala podemos decir: es la zona graduada de la pantalla del aparato de medida. Sobre ésta se

desplaza el índice para indicarnos el valor de la medida. Debido a la constitución interna del aparato, obtenemos

distintas distribuciones en las divisiones de la escala.

Pueden ser:

• Uniformes: todas las divisiones son iguales a lo largo de la escala.

• Cuadráticas: las divisiones se ensanchan sobre el final de la escala.

• Ensanchadas: las divisiones son distintas al principio y al final de la escala.

• Logarítmicas: las divisiones son menores al final de la escala

En estado de reposo (sin conectar), la aguja del instrumento debe estar en el cero de la escala. A veces, la aguja sufre una pequeña desviación y no acusa exactamente el cero de la escala. Esto causaría un error que se denomina “error inicial” del instrumento.

Para corregir este error, los instrumentos están provistos de un “corrector de cero”.

En el marco del instrumento está colocado un tornillo (2) que en su extremo interior tiene fijado en forma excéntrica un perno (3), que está acoplado a la horquilla (4). Girando el tornillo (2) mediante un destornillador, se produce un desplazamiento de la aguja que permite colocarla exactamente sobre el cero de la escala.

Símbolos e indicaciones sobre cuadrantes

Todos los instrumentos fabricados según normas internacionales, llevan sobre sus cuadrantes los símbolos que proporcionan informaciones útiles para su uso. Estos símbolos se dividen en:

Símbolos de información general
Marca de la fábrica
Número de fabricación
Año de fabricación
Unidad de medición

Por ejemplo, si un instrumento presenta la siguiente simbología :

El símbolo 1 se refiere al sistema motor del instrumento, en este caso ferrodinámico.

El símbolo 2 se refiere al tipo de corriente en que se puede utilizar el instrumento, en este caso en ambas corrientes (alterna y continua).

El símbolo 3 se refiere a la clase del instrumento, en este caso es de clase 0,2, o sea que comete un error en la medición de ±0,2% del alcance del mismo.

El símbolo 4 se refiere a la posición de trabajo del instrumento, en este caso posición horizontal.

El símbolo 5 se refiere a la tensión de prueba de aislamiento a la que ha sido ensayado el instrumento, en este caso 2 kV, o sea 2000V

Clase de instrumento

La clase del instrumento es un número que da la idea del error que va a cometer el instrumento.

Este número se encuentra marcado sobre la escala junto a otros datos como el principio de funcionamiento, posición de trabajo, tensión de ensayo, etc.

Este número nos indica el error que cometerá el instrumento en porcentaje, referido al alcance máximo. Este valor es constante a lo largo de toda la escala del instrumento.

Supongamos tener un voltímetro de clase 1,5.

Esto quiere decir que el instrumento tiene un error de ± 1,5%, calculado a fondo de escala, con respecto al alcance, en este caso 300V

El alcance es de 300V, entonces

100%_________300V

Si la aguja del instrumento está en la posición A, 25V, tendremos que el valor real estará entre

25V + 4,5V = 29,5V o 25V – 4,5V = 21,5V

Y esos ±4,5V, en esa ubicación de la escala representan el siguiente error

25V_________100%

Por lo tanto, al medir en la posición A, se comete un error de ±18%.

Si la aguja del instrumento está en la posición B, 210V, tendremos que el valor real estará entre

210V + 4,5V = 214,5V o 210V – 4,5V = 205,5V

Y esos ±4,5V, en esa ubicación de la escala representan el siguiente error

210V_________100%

Por lo tanto, al medir en la posición B, se comete un error de ±2,14%.

Si la aguja del instrumento está en la posición C, 300V, tendremos que el valor real estará entre

300V + 4,5V = 304,5V o 300V – 4,5V = 295,5V

Y esos ±4,5V, en esa ubicación de la escala representan el siguiente error

300V_________100%

Por lo tanto, al medir en la posición C, se comete un error de ±1,5%.

Como observamos, si medimos en el principio de la escala, el error que se cometerá será de ±18%, en cambio a medida que medimos en el medio o al final, el error será cada vez menor.

Por lo explicado se llega a la siguiente conclusión, el alcance del instrumento debe seleccionarse de manera de efectuar las mediciones en el último tercio de la escala, con el fin de que el error debido a la clase sea lo menos significativo posible.

Por tal motivo, los instrumentos de medición se pueden agrupar en cuatro clases distintas. Para cada uno de ellos se da un límite de error de acuerdo al uso que va a tener dicho instrumento, los cuales podemos observar en la siguiente tabla.

	*ERROR TOLERADO [ % ]*
CLASE E Instrumento de laboratorio	0,2 a 0,4
CLASE F Instrumentos de precisión	0,4 a 0,6
CLASE G Instrumentos de precisión portátiles	Hasta 1,5
CLASE H Instrumentos de tablero	Hasta 3

Constante de lectura

La constante de lectura de un instrumento es un número que nos da el valor de cada una de las divisiones de la escala.

La constante de lectura se determina con la siguiente expresión:

Para calcular el valor medido, bastará con contar el número de divisiones que se desplaza la aguja y multiplicarlo por el valor que tiene cada división, o sea la constante de lectura.

Para seleccionar los alcances de los instrumentos que se van a usar, se deben realizar cálculos previos, utilizando fórmulas conocidas como la Ley de Ohm.

Ejemplos: