Uso de equipos de medida de las variables Eléctricas

 Realice un mapa mental a manera de resumen de la unidad, que le permita a sus compañeros y a su tutor responder a la siguiente pregunta orientadora ¿Qué conceptos identificó usted en la actividad: Midiendo variables eléctricas y convirtiendo sus diferentes unidades identificadas en los equipos de medición y que cuidados se deben tener al utilizarlos?

Para elaborar el mapa mental deberá utilizar la herramienta en línea www.coggle.it. Ingrese a Coggle y observe el video tutorial del aplicativo. Para saber más sobre cómo realizar esta tarea, analice el siguiente video tutorial. Para verlo en ventana emergente, haga clic aquí.

Cree una entrada en su blog portafolio denominada “Uso de equipos de medida de las variables Eléctricas” y luego transcriba el registro escrito realizado en la unidad 2 y adjunte una imagen del mapa mental realizado.

Mapa mental

link https://www.goconqr.com/es-ES/mind_maps/34484694/ 

Resistencia eléctrica

Cuando un conductor está en presencia de un campo eléctrico, sus cargas eléctricas ligeramente ligadas al átomo tienden a fluir con un movimiento acelerado. Este se retarda por los constantes choques con los núcleos atómicos, teniéndose un movimiento a velocidad promedio constante (~10-4 m.s-1 ). La cantidad promedio de choques es una magnitud que depende del tamaño y cantidad de átomos por unidad de volumen del material. La medida del grado de dificultad con que la carga eléctrica fluye a través de él es la resistencia eléctrica.

La resistencia de un cuerpo depende de su geometría (longitud [L] y sección transversal [A]) y de la resistividad del material, y se expresa con la relación:

R=ρL/A

Potencia y Energía

Matemáticamente se demuestra que la potencia es igual a

P=VI

P=I^2 R=V^2/R

Equipos empleados para el laboratorio

El multímetro

Es un instrumento de primera mano al momento de hacer chequeos en los circuitos eléctricos y electrónicos. Se usa para medir voltajes (voltímetro), corrientes (amperímetro), resistencias (óhmetro), diodos, transistores y otras características de elementos que hacen parte del mundo de la electrónica. El multímetro tiene muchas funciones y se pueden medir señales AC o DC, simplemente manipulando las perillas y colocando las puntas en sus respectivos indicadores.

Medición de Corriente

La perilla se coloca en la posición de medida de corriente, la punta negra de prueba se conecta en la terminal (COM), y si la corriente a medir es grande conectamos la punta roja a la terminal de Amperios (A), si la corriente es del orden de los miliamperios conectamos la punta roja en la terminal (mA). La medida de la intensidad de corriente en el circuito eléctrico, se hace en serie con el amperímetro. Se apaga la fuente cada vez que vaya a modificar el circuito. Solo se debe prender cuando el profesor o instructor le autorice. 

Medición de Tensión (Voltaje) 

La perilla del Multímetro debe estar en la posición de medición de tensiones, la punta negra de prueba se conecta en la terminal (COM), y la punta roja la conectaremos en la terminal de V / Ω . Para medir la diferencia de potencial sobre un elemento, se verifica que la fuente esté conectada al circuito y las puntas del multímetro en paralelo sobre el elemento a medir.

Medición de Resistencias (Ohmetro) 

La perilla del Multímetro debe estar en la posición de medición de Ohmios, la punta negra de prueba se conecta en la terminal (COM), y la punta roja la conectaremos en la terminal de V/Ω . Para medir el valor de una resistencia, se verifica que la fuente esté desconectada del circuito y se levanta uno de los extremos de la resistencia de

El osciloscopio 

Es un instrumento de medida que permite la visualización de las señales eléctricas en forma gráfica. En el eje vertical (Y), se puede observar la amplitud de la señal y en el eje horizontal (X), se puede observar el tiempo relacionado con periodo y frecuencia. Con el osciloscopio podemos obtener mucha información sobre las señales eléctricas: a) Observar directamente el periodo y el voltaje de una señal. b) Calcular a partir de los datos del numeral a., la frecuencia de una señal. c) Separar las componentes AC y DC de la señal. d) Analizar el funcionamiento de un circuito a través del seguimiento de señales. e) Medir el desfase o acople entre dos señales. f) Revisar el factor ruido y su variación en el tiempo. Un osciloscopio no sólo es útil en el campo de la electrónica, sino que su uso se extiende al campo de la medicina y la física permitiendo la observación de señales vitales en el ser humano como son la presión, y el ritmo cardiaco, y en la física podemos observar la potencia de sonido y el nivel de vibraciones en un coche, entre otras.

Precauciones:

• Evitar golpear o mover bruscamente el aparato, ni marcar nada sobre ellos.

• No desconectar el cable de potencia mientras no se haya apagado el osciloscopio.

• Mover los controles e interruptores en forma moderada, para evitar su daño.

• Evitar aplicar voltajes mayores que los tolerados por cada aparato (generalmente indicado en el panel de controles).

• Usar adecuadamente el control de intensidad, para evitar quemar o dañar de manera permanente la capa fosforescente que recubre la pantalla.

• No maltratar los cables de conexión y conectadores de entrada, evitar tocar las partes expuestas, si se trabaja con alto voltaje.

• Asegurarse que el osciloscopio esté adecuadamente conectado a tierra.

Pasos para medir una señal:

1. Antes de encender el ORC, asegúrate de que el control de intensidad esté bajo.

2. Enciende el ORC.

3. Conecta una sonda a la entrada del canal 1 (CH1).

4. Conecta la punta de la sonda en la salida CAL. (Prueba)

5. Ajusta los controles de escala de tiempo y de amplitud (para CH1) hasta que veas una onda cuadrada que ocupe la mayor parte de la pantalla, y que se muestre al menos un ciclo completo.

6. Ajusta el variador de la sonda, para no quedarte ni corto ni pasarte de largo.

7. Quita la punta de la sonda de la salida de onda cuadrada.

8. Ya estás listo para usar el osciloscopio para medir todo tipo de ondas.

9. El control de escala de tiempo te permite ver más o menos en la escala horizontal, mientras que el control de amplitud de permite ver más o menos en la escala vertical.

Fuente de voltaje

Una fuente de voltaje es el instrumento necesario para que pueda circular corriente a través de un circuito. Es decir, es capaz de generar entre sus terminales una diferencia de potencial (voltaje), para que se pueda generar corriente. Los circuitos en el Laboratorio de Electrónica manejan pequeñas corrientes (DC) y bajas tensiones para lo cual se utilizan fuentes de voltaje reguladas que rectifican la corriente alterna y entregan voltajes (DC), entre 0 y 30V de acuerdo a la necesidad del diseño del circuito a probar.

Generador de señales

Es un instrumento muy útil porque permite generar señales eléctricas y configurar sus parámetros (forma, amplitud y frecuencia entre otros), para realizar las pruebas que sea necesario a los circuitos objeto de estudio en sus diferentes etapas y apoyados por otros instrumentos, como el osciloscopio. Las formas de onda más usuales que producen los generadores son la cuadrada, la triangular, diente de sierra y la senoidal. De acuerdo a la frecuencia, los generadores vienen fabricados en los siguientes rangos de señal: baja frecuencia (audio), radiofrecuencia (RF), altas frecuencias (HF), muy altas frecuencias (VHF) y ultra altas frecuencias (UHF). Con respecto a la amplitud (voltaje), usualmente existen tres formas de indicar este parámetro en los generadores: voltaje pico a pico, voltaje pico y voltaje RMS (o voltaje efectivo). Los rangos para el voltaje pico a pico en los generadores oscilan entre 0 y 10 Voltios.

Precauciones: 

• Para evitar un choque eléctrico, el conductor protector aterrizado del cable de alimentación debe estar conectado a tierra

• Para evitar dañar el instrumento no lo use en algún lugar donde la temperatura ambiente exceda 40°C

• Para evitar dañar el instrumento, no conecte lo conecte a más de 150Vcd

Pasos para generar una señal:

1. Encender el generador

2. Conectar el cable de la punta grande en el puerto Output

3. Calibrar el instrumento de medición o adecuar el circuito sobre el cual se usará el generador de señales para comprobar su funcionamiento

4. Calibrar el generador de señales según la necesidad

5. Seleccionar el rango de la frecuencia de salida necesario

6. Seleccionar el Switch de funciones según sea cuadrática, senoidales y triangulares

7. Posicionar el control nivel amplitud de salida de la señal en los decibeles necesarios

Resistencia

Elemento que se opone al paso de la carga eléctrica en un circuito, su función principal es la de controlar o limitar el paso de la corriente y distribuir la tensión adecuada en cada punto del circuito. Las resistencias están construidas de grafito, de película metálica o de alambre, se dividen en resistencias fijas y variables. Su unidad de medida es el ohmio (Ω). En los anexos que se encuentran al final encontraras una tabla que muestra el código de colores de las resistencias de carbón.

Fuentes de voltaje DC

Son fuentes que generan voltajes constantes, es decir, invariantes en el tiempo, también son conocidas como fuentes de corriente continua. Algunas fuentes de voltaje DC permiten ajustar su voltaje de salida, a estas, se les conoce como fuentes de voltaje DC variables.

Amperímetro

Instrumento ideado para medir la corriente eléctrica que fluye por alguna rama de un circuito. Por su diseño, esta debe circular por el instrumento, lo que significa que el amperímetro se conecta en serie con el dispositivo que se le quiere medir el flujo de corriente. El amperímetro ideal es aquel que tiene una resistencia interna muy pequeña, razón por la cual es muy sensible y se quema fácilmente. La medición se hace 4 abriendo el circuito en el punto deseado y conectando en él los terminales polarizados y distinguidos con colores rojo (+) y negro (-).

Multímetro análogo (tester)

Instrumento compuesto por un voltímetro DC y AC, amperímetro DC y AC, y medidor de resistencias (ohmímetro). En él debe seleccionarse el tipo de variable a medir, al igual que la escala apropiada, con una perilla o selector.

Se procede a medir los voltajes AC y DC, existente entre los nodos 1 y 0 del circuito, de la siguiente manera:

Se selecciona la escala de menor sensibilidad de voltaje del multímetro. 

Se mueve el selector de señales a AC o DC según el tipo de lectura deseada. 

Con el multímetro encendido se conecta los terminales en los respectivos nodos. 

Se lee el valor desplegado en la pantalla. Si es necesario mejore la sensibilidad del instrumento.

Seguridad eléctrica

Contactos eléctricos

Se denomina contacto eléctrico al contacto de una persona con cualquier parte conectada a una instalación o sistema eléctrico. EL voltaje de contacto (Vc) es el que hay en el punto de contacto antes de que lo toque una persona. En general se distinguen dos tipos de contactos:

1. Contacto directo: Se origina cuando la persona toca directamente una fase o conductor energizado de un sistema eléctrico, que tiene un valor de voltaje determinado, por ejemplo, de 12 voltios, 120 Voltios, 440 Voltios.

2. Contacto indirecto: Se produce cuando una persona entra en contacto con una masa o una carcasa de un aparato eléctrico que accidentalmente presenta un fallo de aislamiento donde una fase puede entrar en contacto con la carcasa del aparato, presentándose una oposición que demanda la circulación de una corriente eléctrica de defecto o falla (Id). Si carcasa no tiene una conexión a tierra, la oposición o resistencia sería nula y en consecuencia la persona se encontraría sometida a un voltaje de contacto similar al de un contacto directo.

Las condiciones de mayor humedad provocan una disminución de la resistencia del cuerpo por lo que por seguridad debe disminuir el máximo voltaje de contacto permitido.

 De acuerdo con la terminología del vigente REBT, se establecen las siguientes definiciones:

 - Corriente de contacto: corriente que pasa a través del cuerpo humano cuando se le somete a un voltaje de contacto. 

- Corriente de defecto o de falla: corriente que circula por causa de un defecto de aislamiento. 

- Choque eléctrico: efecto fisiológico debido al paso de la corriente por el cuerpo. 

- Voltaje de contacto: diferencia de potencial que durante un defecto puede resultar aplicada entre la mano y el pie de una persona, que toque con la mano una masa o un elemento metálico, normalmente sin voltaje. Para determinar este valor se considera que la persona tiene los pies juntos; a un metro de la masa o elemento metálico que toca y que la resistencia del cuerpo entre la mano y el pie es de 2.500Ω. 

- Voltaje de defecto: tensión debida a un defecto de aislamiento entre dos masas, entre una masa y un elemento conductor o entre una masa y tierra.

Efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano

 La corriente eléctrica a su paso por el cuerpo humano produce diversos efectos que pueden provocar lesiones físicas (quemaduras, contracciones musculares, dificultades respiratorias, paros cardiacos, caídas, etc.) hasta el fallecimiento por fibrilación ventricular. 

Entre los efectos que produce la corriente eléctrica se tienen: 

a) Asfixia: si el centro nervioso que regula la respiración se ve afectado por la corriente, puede llegar a producirse un paro respiratorio.

 b) Electrización: la persona forma parte del circuito eléctrico, circulando la corriente por el cuerpo. Como mínimo se presenta un punto de entrada y otro de salida de la corriente. 

c) Electrocución: fallecimiento debido a la acción de la corriente en el cuerpo humano. 

d) Fibrilación ventricular: movimiento arrítmico del corazón que puede ocasionar el fallecimiento de la persona. 

e) Tetanización: movimiento incontrolado de los músculos debido a la acción de la corriente eléctrica, con pérdida de control generalmente en brazos y piernas. 

Los efectos que produce la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano dependen fundamentalmente de los siguientes factores: 

a. Intensidad de la corriente eléctrica. 

b. Tiempo de contacto o de paso de la corriente. 

c. Voltaje, tensión o diferencia de potencial. 

d. Resistencia o impedancia del cuerpo entre los puntos de contacto. 

e. Trayectoria o recorrido de la corriente a través del cuerpo. 

f. Frecuencia (Hz) de la corriente. 

g. Condiciones fisiológicas de la persona.

El grado de lesión tisular depende de varios factores: 

Intensidad de la corriente (en amperios), la cual, a su vez, depende del voltaje y de la resistencia de los tejidos al paso de la corriente (intensidad = voltaje / resistencia). Habrá más daño a mayor voltaje y menor resistencia. Las lesiones más severas se producen por corrientes de alto voltaje (mayor de 1000 voltios), pero una descarga “doméstica” con una corriente alterna de 110 voltios, puede ser mortal. La resistencia de los tejidos es variable.

 Trayecto de la corriente a través del cuerpo: si se pueden identificar los puntos de entrada y de salida (donde hallaremos carbonización de la piel, denominada necrosis coagulativa), se puede sospechar el pronóstico y la gravedad del proceso valorando los tejidos que han podido ser dañados por la corriente. Recordemos que los tejidos más superficiales se enfriarán antes que los profundos, por los que el calentamiento puede ocasionar lesiones más graves. En general, son peores los trayectos “horizontales” (por ejemplo, brazo-brazo), que los verticales (como hombro-pierna). 

Duración del contacto con la corriente; a mayor tiempo de exposición, peores consecuencias. Tengamos además en cuenta otra consideración: la corriente alterna suele producir más daños que la corriente directa.

Los accidentes de origen eléctrico pueden provocar daños sobre las personas (lesiones, e incluso muertes) y sobre los bienes (equipos dañados, riesgo de incendio y explosiones). Sin embargo, la mayoría de los accidentes tienen su origen en una falla humana (por negligencia o ignorancia). Esto implica que podrían evitarse si las personas involucradas conocieran y llevar a la práctica ciertas normas básicas de seguridad.

Precauciones a tener en cuenta

• Las etiquetas impresas en la escala y perillas de selección corresponden al máximo valor permitido en la escala seleccionada. 

• Una medición del rango mayor al escogido causa una brusca deformación de la aguja y puede provocarle torsión o dislocamiento y en casos extremos el daño irreparable del equipo. 

• Antes de realizar cualquier medición, asegúrese de haber seleccionado la escala adecuada para el rango que espera. 

• Si no conoce el rango, inicie la medida en la escala más alta. Nunca toque las puntas de prueba por su terminal metálico, manipúlelas desde su parte aislada. 

• No mida resistencias cuando estén conectadas a un circuito. 

• Nunca mida resistencias conectadas a una fuente de voltaje.

• Si va a medir corriente, verifique que el instrumento esté conectado en serie en el circuito, por descuido lo puede averiar.