Clasificación de los aparatos de medida


La medición de las magnitudes eléctricas básicas de circuitos de corriente continua y corriente alterna monofásica y trifásica requiere del uso de aparatos básicos de medida como amperímetros, voltímetros, vatímetros, pinzas voltiamperimétricas y polímetros.


Para realizar esta tarea de forma correcta y con seguridad, es necesario conocer la manera en que se realiza su conexión y además interpretar correctamente los símbolos impresos en el mismo. Comenzaremos clasificando los aparatos de medida. Podemos hacerlo por varios criterios:



Veamos en que consiste cada uno estos criterios.


Según la clase de corriente a medir


Aparatos para corriente continua Estos aparatos se utilizan para medir en corriente continua, siendo necesario que lleven marcado el borne positivo, para evitar que el dispositivo indicador intente desviarse en sentido contrario al correcto, con lo que se podría dañar el aparato.


Aparatos para corriente alterna Debido a su sistema de medida se utilizarán exclusivamente en corriente alterna, no siendo necesario marcar los bornes.


Aparatos para corriente continua y alterna Destinados a efectuar medidas tanto en corriente continua como en alterna,no es necesario que lleven marcado el borne positivo, pues debido al sistema de medida que utilizan, la desviación del índice siempre es en sentido correcto.



Amperímetro para corriente alterna.


Según la magnitud eléctrica a medir


Está claro que, dependiendo la magnitud eléctrica que necesitemos medir, utilizaremos uno u otro dispositivo. La tabla siguiente resume las magnitudes eléctricas más frecuentes, la unidad de medida relacionada y el nombre del instrumento necesario para realizar la medición:


Magnitud Eléctrica Unidad Aparato de medida
Tensión (U) Voltio (V) Voltímetro
Intensidad (I) Amperio (A) Amperímetro
Resistencia (R) Ohmio (Ω) Ohmímetro-Megómetro
Potencia activa (P) Vatio (W) Vatímetro
Potencia reactiva (Q) Voltamperio reactivo (var) Varímetro
Energía eléctrica (E) Vatio hora (Wh) Contador de energía
Frecuencia (f) Hercio (Hz) Frecuencímetro
Desfase (ϕ) Cos ϕ Fasímetro
Flujo magnético (φ) Weber (Wb) Fluxómetro
Inductancia (L) Henrio (H) Henrímetro


Según la forma de presentar la medida


Considerando este criterio, los aparatos pueden ser:


Aparatos de medida indicadores Señalan el valor instantáneo, eficaz, medio o máximo, que en cada momento tiene la magnitud medida.


Aparatos de medida registradores Registran el valor que va tomando en el tiempo la magnitud medida. Normalmente, son a la vez indicadores


Aparatos de medida integradores Calculan la integral en el tiempo de los valores a medir. En el caso de la potencia, cuya integral en el tiempo es la energía, estos aparatos se llaman contadores



Registrador de energía, Frecuencia, Corriente y Tensión.


Según la aplicación


En función de la aplicación que se vaya a dar a los aparatos, se clasifican en:


Aparatos de cuadro Los instrumentos de cuadro, están destinados para montaje fijo en una posición determinada. Se emplean fundamentalmente en cuadros de control y para cumplir con finalidad no necesitan ser muy precisos.


Aparatos portátiles Son instrumentos que por el hecho de ser portátiles no pueden ser de gran precisión. Se destinan a realizar mediciones esporádicas en distintos puntos de circuitos eléctricos. Son fáciles de transportar y sus bornes están dispuestos para realizar una conexión rápida y cómoda. Se montan generalmente en cajas de material aislante.


Aparatos de laboratorio Estos aparatos son de alto grado de precisión. Se utilizan para realizar medidas que requieren gran exactitud y para verificación de otros aparatos de medida. Suelen ir provistos de dispositivos que reducen los errores en el momento de realizar las lecturas, tales como espejo adosado a la escala o indicadores de haz luminoso.



Frecuencimetro de laboratorio.


Según el principio de funcionamiento


Todos los elementos de medida tienen unos elementos fijos y uno móvil rotatorio entre los cuales se manifiesta un par que hace girar el elemento móvil, cuyo ángulo de giro depende de la magnitud que se mide. Solidario con el elemento móvil se tiene una aguja cuyo índice se mueve delante de una escala sobre la que se efectúa la lectura.


En todos los aparatos, el par que solicita el órgano móvil, par motor, es equilibrado por otro par antagonista, par resistente, que se manifiesta con el giro del órgano móvil y crece con el ángulo de giro. Este par puede ser debido a la deformación de un muelle, al desplazamiento de un peso, a la torsión de un hilo de suspensión, etc.


En las mediciones digitales (o numéricas) sólo se puede representar en forma discontinua valores discretos de la magnitud de medida, con una graduación más o menos fina. El valor de medida se obtiene por intermedio de indicadores de cifras (displays) o impresores. Como la mayor parte de las magnitudes de medida pueden variar en forma continua, se las debe cuantizar primeramente, es decir, el rango de medida se divide en pequeños intervalos y a cada uno de ellos se le asigna una señal de medida discreta.


El par motor depende del principio funcional del aparato de medida y así, tendremos:


Aparatos térmicos: Pueden ser utilizados con corriente continua y con alterna. Dado que su sistema sensitivo tiene siempre un sobrecalentamiento, sólo admiten limitadas sobrecargas y de breve duración. Pueden ser de dos tipos:


a) De par termoeléctrico: La bobina móvil de un milivoltímetro de imán permanente es alimentada por la f.e.m. originada por la diferencia de temperatura en la soldadura de dos metales de distinta naturaleza al calentarse por el paso de una corriente eléctrica. Se utilizan para circuitos de alta y muy alta frecuencia.


b) Bimetálicos: Una lámina arrollada en espiral constituida por dos metales de distinta naturaleza soldados íntimamente, calentada por el paso de la corriente a medir, da origen a un giro de la espiral debido al distinto coeficiente de dilatación de los dos metales que forman la bilámina.



Termómetros bimetálicos .


Aparatos electromagnéticos o de hierro móvil: En estos aparatos, el campo magnético de una bobina fija excitada por una corriente, imanta dos láminas de hierro dulce, una fija y otra móvil, que al repelerse dan lugar al par motor. Sobre la lámina móvil va montada la aguja que da la lectura del aparato. El par motor es función del cuadrado de la corriente que circula por la bobina, por la que la inversión del sentido de la corriente no implica cambio de sentido del par, siendo apropiado para medidas en corriente continua y alterna, siendo preferible para alterna, puesto que para continua hay problemas de histéresis. El par antagonista está dado por un muelle espiral. Por su simplicidad y robustez constructiva y su bajo precio son los utilizados en aplicaciones industriales.


Aparatos magnetoeléctricos o de imán permanente: El par está determinado por la acción de un campo magnético creado por un imán permanente sobre una bobina recorrida por una corriente. Como vimos, Se denomina de bobina móvil, si el imán es fijo y si no de imán móvil.


Admitiendo que la inducción en el entrehierro en el que se mueve la bobina es constante, el par motor es proporcional a la corriente, de donde resulta que el ángulo de giro del elemento móvil es proporcional a la corriente que pasa por la bobina. El valor relativamente elevado de la inducción en el entrehierro hace que sean bastante sensibles a los campos magnéticos exteriores


Su campo de medida esta limitado a unos 20-30 mA, impuesto por el hilo de suspensión de la bobina que actúa a la vez como portacorriente de la bobina y como resorte antagonista. Conectando en paralelo con la bobina una resistencia calibrada, a través de la cual se deriva la mayor parte de la corriente, se pueden medir corrientes más elevadas.


Aún cuando solo pueden funcionar con corriente unidireccional, utilizando rectificadores de tamaño reducido y fiables, pueden utilizarse con corriente alterna, previamente rectificada, obteniéndose el valor eficaz de la misma. Dada la proporcionalidad entre desviación y corriente, la escala de estos aparatos es uniforme desde el principio hasta el final.


Aparatos electrodinámicos: El par viene determinado por los esfuerzos electrodinámicos entre dos bobinas coaxiales una fija y otra móvil montada sobre un eje equilibrado que arrastra a la aguja indicadora. Es utilizado para medición de tensión, intensidad y potencia en instrumentos patrones y de alta precisión. Su mayor coste hace que no se utilicen en usos industriales.


Aparatos de inducción: Se utiliza el principio de inducción por lo que solo son apropiados para magnitudes alternas. Su principal aplicación es como contadores eléctricos. El par motor está determinado por un campo magnético giratorio excitado por una bobina fija que actúa sobre una corriente inducida por el propio campo magnético en un disco tambor de aluminio o cobre sobre cuyo eje de giro está montada la aguja.



Contador medidor de Electricidad monofásico 20A 230V 50Hz.


Aparatos electrostáticos: Están basados en las fuerzas atractivas entre cargas eléctricas opuestas. Solo se utilizan en laboratorios y salas de ensayo de alta tensión. Constan de una placa fija y otra móvil retenida por un muelle antagonista, constituyendo un condensador


Aparatos electrónicos digitales: Son instrumentos estáticos formados por circuitos complejos que comprenden uno o varios convertidores analógicos-digitales. Tienen una gran precisión, del orden del ± 0,003%


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