Instituto Politécnico Loyola. Educación Continuada 1 Electricidad Residencial Jueves, 23 de abril de 2015 Unidad: 1 y 2 Tema 2: Potencia Eléctrica, Ley de Watt. Tipos de medición: Directa e indirecta. Principales instrumentos de medición: Amperímetro, Voltímetro, Óhmetro, Vatímetro, Multímetro. Características de conexión, alcances y escalas. Principales errores de lecturas en los instrumentos análogos. Prácticas de medición de magnitudes eléctricas empleando estos instrumentos. Objetivo: Manipular adecuadamente los diferentes instrumentos de medición eléctrica, para realizar medidas precisas dentro de las características de cada instrumento y poder realizar el montaje, monitoreo, ajuste o reparación de circuitos eléctricos. En toda maquinaria siempre es necesario saber cuál es la potencia necesaria para su funcionamiento o la potencia desplegada por la misma, es decir cuanta energía debe ser transformada o debe actuar sobre un cuerpo o sistema determinado. Consideremos un bombillo encendido, el trabajo es la fuerza empleada en transformar la energía eléctrica en térmica y luminosa, la potencia es la cantidad de trabajo realizado por unidad de tiempo. Otro modo de decirlo es que la potencia está dada por la cantidad de energía entregada o absorbida por unidad de tiempo. A esta relación se le conoce como Ley de Watt. Potencia Eléctrica: Teniendo en cuenta que la energía empleada en una máquina o cualquier ingenio eléctrico o electrónico es la electromagnética o abreviadamente la energía eléctrica. Los parámetro de la misma son en CD la Tensión y la Intensidad de la Corriente estudiados anteriormente y en el caso de la CA se añade el Factor de Potencia o Cos de φ, tenemos pues que la Potencia Eléctrica, representada con la letra P mayúscula o minúscula en dependencia de los valores asumidos (Instantáneos, eficaces o medios) está determinada por el producto de la Diferencia de Potencial (U) entre los terminales de un dispositivo eléctrico determinado y la Intensidad de la Corriente (I) que lo atraviesa. En el caso de la corriente alterna es preciso tener en cuenta el Factor de Potencia. Matemáticamente queda expresado de la siguiente manera: P  U  I En el caso de circuitos de CD. P  U  I  cos  Para los circuitos de CA. Ej.1: Teniendo en cuenta que conociendo la resistencia eléctrica del elemento o circuito podemos con uno de lo parámetros eléctricos obtener el otro como quedaría modificada la ecuación de Potencia Eléctrica para calcularla con ayuda de la resistencia y uno de los parámetros de Corriente o Tensión. R/ Si: P  U  I y U  I  R ; I  U R U2 Entonces: P  R  I y P  R 2 Mediciones Eléctricas: Los Instrumentos de Medición son aquellos dispositivos que permiten expresar en valores cuantificables las magnitudes que caracterizan cualquier fenómeno físico. Sin embargo debemos tener en cuenta que todo proceso de medición es sólo relativamente preciso y su grado de exactitud está limitado por las posibilidades físicas del Instituto Politécnico Loyola. Educación Continuada 2 Electricidad Residencial instrumento. Un instrumento no es más preciso que su grado de sensibilidad y está determinado por sus características constructivas. Los instrumentos de medición se pueden clasificar según diversos criterios: principio de funcionamiento, tipo de escala, grado de protección, precisión, etc. Nosotros emplearemos la primera, los clasificaremos según su principio de funcionamiento. En esta clasificación nos encontramos dos grandes grupos: 1. Analógicos 2. Digitales Estos a su vez se sub-clasifican según su principio de operación en: 1. Analógicos:    De bobina (devanado) móvil e imán permanente: Están construidos con un imán permanente y una bobina móvil, soportada sobre un eje al que se fija la aguja indicadora y dos muelles que sirven tanto para entrada y salida de la electricidad al sistema como para crear el par antagónico. En Estos instrumentos sólo son aptos para corriente continua, ya que de aplicarles corriente alterna, el signo del par antagónico de los campos del imán permanente y la bobina móvil, estaría cambiando de sentido en función de la frecuencia de la corriente y el sistema quedaría en la posición de cero. Con este sistema se construyen tanto Amperímetros como Voltímetros. De hierro móvil: Están construidos con una bobina fija y un núcleo móvil de hierro dulce al que van fijados la aguja indicadora y los muelles. Estos instrumentos son más robustos que los anteriores y son útiles tanto para mediciones de DC como de CA. Con este sistema se construyen tanto Amperímetros como Voltímetros. Electrodinámicos: Los instrumentos electrodinámicos poseen dos bobinas, una fija y la otra giratoria, sobre ejes, semejante a los instrumentos de bobina móvil e imán permanente. Ambas bobinas pueden estar sometidas a la misma corriente (conectadas en serie) o a dos corrientes diferentes (conectadas en paralelo). Este instrumento al igual que el anterior se puede utilizar como amperímetro o como voltímetro, a cuyos efectos la bobina fija y la móvil se deben conectar en serie ya que la corriente es única (su costo monetario es más elevado). El principal uso de este instrumento es como Vatímetro, para lo cual la bobina fija se utiliza para medir la corriente que pasa por la carga y la bobina móvil para medir la tensión sobre la carga. 2. Digitales: En los aparatos de medida digitales, solamente se toman algunos valores de las magnitudes que se desean medir. Mediante circuitos electrónicos, estas magnitudes se codifican de acuerdo a un sistema determinado. Estos circuitos se llaman convertidores Analógico-Digital (A/D). Dado que la magnitud a medir es una función continua en el tiempo, se efectúa en ella un muestreo de la señal correspondiente a un determinado instante, y se convierte la señal en un tren de pulsos periódicos, debiéndose realizar el muestreo en un período lo más pequeño posible, a los efectos de que no haya una variación brusca de la señal a medir y que no sea detectada. Errores de medición: Instituto Politécnico Loyola. Educación Continuada 3 Electricidad Residencial Teniendo en cuenta que es físicamente imposible realizar mediciones exactas y que por tanto siempre encontraremos un margen de error en las mediciones que realizamos. De ahí que nuestro propósito sea realizar las mediciones lo más exacta posibles con los instrumentos de que disponemos. Para lograr esto debemos conocer cómo disminuir el margen de error al mínimo posible. Los errores de medición pueden se clasifican en varios grupos:   1. 2. 3. 4. 5.  Errores groseros: Son aquellos que se pueden producir por inexperiencia del observador o falta de atención. La magnitud de los mismos hace que sean fácilmente advertidos por simple observación y por lo tanto descartarlos. Para evitarlos es conveniente efectuar repetición en las medidas. Errores sistemáticos: Estos errores son previsibles y tienen el mismo signo, lo cual lleva a que los mismos puedan calcularse y desafectarlos de la medición. Los mismos aparecen por: Método de medición empleado: Depende de cómo se efectué la medición, ya que los instrumentos a utilizar introducen modificaciones en las condiciones del circuito. Instrumental: Este error se debe al trazado de la escala cuando se efectúa la misma por comparación con un instrumento patrón. A este error debemos agregarle el error de lectura del instrumento patrón, lo cual lleva a lo que se llama error de trazado. Otro error que comete el instrumento es debido a los rozamientos que tiene el sistema de suspensión, lo cual hace que para la misma corriente la aguja indicadora no ocupe la misma posición. Errores debidos al observador: Se deben al hecho de que cada observador tiene una forma particular de efectuar las lecturas, como interpolar en la mitad, tercera ó cuarta parte de una división, leer en exceso o en defecto, tomar valores pares o impares. Errores causados por las condiciones ambientales: Son los que se provocan por condiciones de temperatura, humedad, presión atmosférica, presencia de campos magnéticos o eléctricos, etc. Errores accidentales: Como su nombre lo indica son fortuitos e imprevistos, de causas múltiples. Error de Paralaje: Su causa es la falta de perpendicularidad entre la línea de visión del observador y la escala del instrumento. (ver fig.1)