ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA ELCTRICA FIEE UNAC

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA ELCTRICA FIEE UNAC

Ao 2015: de la Diversificacin Productiva y del Fortalecimiento de la Educacin2015

Universidad Nacional del CallaoFacultad de Ingeniera Elctrica y Electrnica

LABORATORIO DE METROLOGIA LECTRICA.

MEDICION ANALGICA CALCULO DE ERRORES

PROFESOR: ING. CALLE PALOMINO, MANUEL JESUS

ALUMNO:

INGARUCA GOMEZ, MAYCON 1123120164

SANCHEZ MINAYA, JHONATHAN 1123120225

GABRIEL ANYOSA, FABIAN 1123120075

CALLAO-2014

INDICE

I. RESUMEN ....3

II. OBJETIVOS .4

III. FUNDAMENTO TEORICO ..4

a) Medicin b) Teora de erroresc) Errores de medicin d) Precisin en instrumentos industrialese) Mtodos de medicin f) Tipos de instrumentosg) Instrumentos analgicos

IV. MATERIALES ....9

V. PROCEDIMEINTO ..10

VI. CUESTIONARIO ..12

VII. CONCLUSIONES .....15

VIII. BIBLIOGRAFIA ...15

RESUMEN

Bajo el concepto de medir se entiende la accin de registrar numricamente magnitudes cuyo conocimiento es importante, por ejemplo, para estudios de carcter cientfico, en el servicio de instalaciones, en la produccin y distribucin de bienes o energa.En los mtodos de medida se aprovechan determinadas propiedades o efectos del objeto de la medicin para relacionar, en un dispositivo de medida apropiado y montado a este fin, la magnitud correspondiente con una unidad definida, o bien con uno o varios valores prefijados.El dispositivo de medida (denominado tambin instalacin o equipo de medida) es el conjunto de todos aquellos componentes con los que se realiza un mtodo de medida basado en un principio determinado. Si el dispositivo consta de un solo componente se denomina instrumento de medida. Como instrumento de medida se designan tambin a aquellas partes de un dispositivo que son determinantes para las propiedades de medicin (amplificador de medida, transformador de intensidad, patrones, etc.). En las mediciones analgicas se puede representar y registrar de forma continua cualquier valor de la magnitud de medida, dentro del margen previsto. Por consiguiente, la seal de medida puede asumir cualquier valor que est comprendido dentro del margen de seales que corresponda al de la medida.La exactitud de los mtodos de medicin digital depende exclusivamente del grado de fineza de los escalones de cuantificacin y se puede lograr mediciones de mayor exactitud con aparatos de mayor costo.El valor de una magnitud determinado por un instrumento de medida no est exento de errores.El error se expresa en las unidades de la magnitud correspondiente (error absoluto) o en porcentaje de un valor de referencia (error relativo) del margen de medida o del valor terico.Los lmites de error en la tcnica de medida son las desviaciones extremas, convenidas o garantizadas, hacia arriba o hacia abajo, de la indicacin correcta o de un valor prescrito.La precisin que se puede alcanzar en la medida depende sobre todo del instrumento utilizado, pero tambin de la constitucin y del manejo del dispositivo completo de medida.

MEDICIN ANALGICA CALCULO DE ERRORES

II. OBJETIVOS

Observar que instrumentos son ms viables que otros. Aprender a leer en las diversas escalas de los instrumentos de medicin. Determinar numricamente caractersticas de los instrumentos de medicin tales como alcance, sensibilidad (apreciacin) y exactitud. Conectar adecuadamente los diversos instrumentos de medicin disponibles en el laboratorio para las mediciones en DC: voltmetros, ampermetros y multmetros tanto analgicos como digitales. Reconocer la fuente de errores. Valorar la importancia de la acotacin de errores en los procesos de medicin. Determinar procedimientos de acotacin de errores en mediciones indirectas. Determinar las caractersticas de los parmetros precisin, exactitud, sensibilidad y discrepancia. Puntualizar las maneras de como contrastar un instrumento de medicin. Reconocer los instrumentos que se utilizan en la institucin. Determinar la funcin, ubicacin y mantenimiento de los instrumentos analgicos. Realizar mediciones de parmetros elctricos y verificar los errores cometidos. Identificar algunos de los instrumentos ms conocidos y empleados en la industria elctrica.

III. FUNDAMENTO TERICO

A. Medicin

Proceso de reconocimiento que se reduce a la comparacin, mediante un experimento fsico, de una magnitud dada con un valor de esta magnitud elegida como unidad.

En un diagnostico energtico, la medicin es un concepto que permite, mediante la instrumentacin adecuada, experiencia, buen criterio, programa de anlisis, coordinacin y planeacin apropiada, dar seguimiento al flujo y distribucin de energa en su proceso de transformacin y establecer un balance en cada etapa y en cualquier momento.

Fig. N1. Instrumentos de medicin elctricaMagnitud de Medida: Aquella magnitud fsica, qumica o de cualquier otro tipo, que se pretende medir.

Valor de Medida: Es el de la magnitud de medida determinado con ayuda de un dispositivo adecuado. Se expresa como el producto del valor numrico por la unidad correspondiente.

Margen de Medida: (De un aparato indicador o registrador). Viene dado por el margen de valores de la magnitud de medida, dentro del cual el aparato se atiene a los lmites de error definidos por la clase correspondiente

Margen de Indicacin: Comprende toda la escala del instrumento, puede ser ms amplio que el margen de medida. Por ejemplo, al principio de la escala cuando la caracterstica no es lineal o al final de la misma tratndose de mrgenes de sobrecarga.

Margen de Sealizacin: Es el correspondiente a la magnitud elctrica de entrada de un instrumento de medida. Puede diferir del margen de medida en los dispositivos provistos de resistencias en serie y en paralelo, transformadores o amplificadores de medida.

La escala de un instrumento puede disearse para el margen de medida, mientras que el sistema se dimensiona y se ajusta segn el margen de sealizacin prescrito por el circuito exterior.

Sensibilidad: Corresponde al aparato de medida, viene dada por la relacin existente entre la variacin de las indicaciones (no la del ngulo de desviacin) y la modificacin de la magnitud de medida ocasionada por aquellas. En la mayora de los casos, a mayor sensibilidad corresponde un menor consumo propio.Umbral de Medida o Valor de Reaccin: Variacin de la magnitud de medida que ocasiona, de forma reproducible, un cambio mnimo apreciable en la indicacin. Los datos respecto de estos valores suelen ser muy ambiguos en la mayora de los casos.Punto Cero Mecnico: Es el que seala la aguja indicadora del instrumento de medida en estado de reposo. No tiene que ser necesariamente un punto de la escala.No es necesario que el punto cero de la escala coincida con el punto cero mecnicos

B. Teora de errores

1. Error

La diferencia entre un valor que se obtiene de una medicin y el valor verdadero. En la mayora de los casos dicho valor verdadero es desconocido. La incertidumbre estimada de un valor medido o calculado (desviacin tipo Estndar, desviacin promedio, etc.)

La especificacin completa del fabricante permite evaluar la incertidumbre total de una medicin o de la calibracin de un instrumento.

2. Discrepancia

Diferencia que existe entre dos valores correspondiente a dos mediciones distintas, a dos resultados diferentes, de un mismo valor medido.

3. Exactitud

Proximidad de una medicin al valor real. Es la desviacin del valor medio al valor de un patrn de referencia tomado como verdadero.

Las especificaciones son una descripcin escrita de las potencialidades de un instrumento, sealan objetiva y cuantitativamente lo que el instrumento puede o no hacer. Las especificaciones de un instrumento se componen de tres partes bsicas:

Entrada o salida: Declara como (% de entrada o salida + nmero de dgitos).Intervalo de medicin: En porcentaje (%).Nivel o umbral de ruido: Declarado en las unidades de medicin.

C. Errores de medicin

1. Sistemticos

Invariablemente, tienen la misma magnitud y signo, bajo las mismas condiciones.

2. Tericos

De conocimiento o imperfecciones en el mtodo de medida.

3. Instrumentales

Propios de la construccin del instrumento o ajuste de los mismos.

4. Ambientales

Variacin de la temperatura, presin o humedad atmosfrica, etc.5. Personales

Pueden deberse a limitaciones fsicas del observador, estado anmico, fenmeno de paralaje.

6. Residuales

Se presenta sorpresivamente y a veces se desconoce la causa y magnitud. Imposible de reducirlos y peor an eliminarlos. Tratamiento de datos:

a) Error absoluto (d) b) Error relativo (E) c) Error porcentual (E%)

D. Precisin en instrumentos industriales

La exactitud de las mediciones dependen en gran parte de una buena aproximacin que den los instrumentos; sin embargo, estos tienen sus propios consumos que hacen que las mediciones difieran de los valores reales, para determinar el grado inherente al propio instrumento se define un parmetro denominado clase de precisin. En principio el instrumento debe contar con un rango de medicin apropiado.

La desviacin del instrumento deber darse en el manual de instrucciones, es con frecuencia expresada en % de lectura mxima.

E. Mtodos de medicin

Es recomendable que las mediciones se realicen en forma directa y cuando no sea posible o por conveniencia realizar estas en forma indirecta.

Diferentes mtodos de medicin pueden ser usados dependiendo de las caractersticas y propiedades del proceso que existan para ser medidas, y del tiempo disponible para ejecutar las mediciones.Los mtodos de medicin pueden clasificarse en:

Mtodos estacionarios: Cuando existen instrumentos de medicin permanentes o fijos. Mtodo manual: Cuando se utilizan instrumentos de medicin manuales porttiles.

Independientemente de determinar el nmero y localizacin de instrumentos de instalacin permanente, deben seleccionarse los instrumentos porttiles que pueden requerirse para el diagnstico. En muchos casos, uno solo de estos puede econmicamente sustituir a varios instrumentos en diferentes localizaciones y puntos de medicin de la misma ndole.

Algunas sugerencias para seleccionar equipos o sistemas de medicin.

Determinar las mediciones fsicas ms apropiadas que sern base para calcular cada flujo de energa, Seleccionar tentativamente los tipos de elementos primarios requeridos (transductores) Decidir cmo se van a usar los resultados de cada evaluacin de flujo de energa como base del anlisis, de la interpretacin y de apoyos para diagnstico. Determinar cmo se presentaran y que acciones dependern de su anlisis.

F. Tipos de instrumentos

Entre los instrumentos de medicin se distinguen los elementos de entrada y los de salida; a los que se deben de adaptar los elementos de campo directamente o a travs de las oportunas conversiones. Estos elementos pueden ser:

Entrada analgica Salida analgicaEntrada digital Salida digital

Cada una de las anteriores puede ser, segn la aplicacin, de diferente construccin y cometido; entre los ms comunes se pueden mencionar los siguientes:

1. Elementos de entrada

Digitales: Termostatos, presostatos, alarmas, niveles y contactos de accin.Analgicos: Sondas de temperatura, sondas de caudal, sondas de humedad y conversiones de medidas.

2. Elementos de salida

Digitales: Activacin de rels y activacin de contactores.Analgicos: Salidas de amperaje y salidas de voltaje.

G. Instrumentos analgicos

Sealan en forma continua la seal elctrica. La continuidad permite respuesta anloga. La magnitud de la salida representa el tamao de la variable medida. Dispositivo de lectura escala numrica. En la industria en C.A es importante:a) La frecuencia.b) Tipo de medicin requerida: Valores eficaces, medida o pico de la seal a medir, etc.

IV. MATERIALES

Fig. N2. Fuente de alimentacin DC Fig. N2. Voltmetro analgico

Fig. N3. Ampermetro analgico Fig. N4. Restato

Fig. N5. Multmetro digital Fig. N6. Cables de conexin

V. PROCEDIMIENTO

a) Descripcin de los instrumentos de medicin elctrica que se utiliz en el laboratorio.

VOLTMETROAMPERMETRO

SIMBOLODESCRIPCINSMBOLODESCRIPCIN

El voltmetro analgico est formado por una aguja para la medida de voltaje. Tiene varias escalas de medida para seleccionar de acuerdo a la experiencia.Instrumento de medicin de corriente alterna y continua, compuesto exteriormente por una aguja que registra el valor de la corriente

REOSTATO

SIMBOLODESCRIPCIN

Es una resistencia variable, en cargado de regular la corriente en un circuito mediante un cursor.

b) Conexin corta para medicin de resistencia

1. Armamos el siguiente circuito

2. Regulamos la fuente variable de VDC hasta obtener en el volumen V la tensin segn indica los siguientes cuadros. Luego hallamos los errores porcentuales mediante la siguiente expresin:

2.1. V(Terica)R(Terica)V(Medido)A(Medido)

28.820.0228.8 V1.42A

23.820.0223.5V1.12 A

18.0720.0217.8V0.82A

13.0520.0212.9V0.61 A

8.0420.028 V0.38 A

Hallando los errores:A(Terica)E(Amperios)%V(Voltios)%

1.44 A1.39%0.00%

1.19 A5.88 %1.26%

0.90 A8.89 %1.49%

0.65 A6.15 %1.15%

0.4 A5 %0.49%

2.2. V(Terica)R(Terica)V(Medido)A(Medido)

25.0520.325 V1.19

25.053025 V0.8 A

25.054024.5 V0.61 A

25.0550.724V0.45 A

25.0560.224V0.38 A

Hallando los errores porcentuales:A(Terica)E(Amperios)%V(Voltios)%

1.23 A3.25%0.2%

0.84A4.76%2.2%

0.63A3.17%2.2%

0.49A4%4.2%

0.42A4%4.2%

2.3. V(Terica)R(Terica)V(Medido)A(Medido)

2520.924.5 V1.18 A

21.730.921V0.68 A

19.394919.25 V0.39A

15.5662.414.5 V0.23A

11.7483.59.5 V0.13A

Hallando los errores porcentuales:A(Terica)E(Amperios)%V(Voltios)%

1.2A1.7%2%

0.7 A2.86%3.22%

0.4 A2.5%0.72%

0.25 A5%6.81%

0.14A7.14%19.08%

VI. CUESTIONARIO

a) Investigar Cul es el principio de funcionamiento de los instrumentos de hierro mvil? Usos y aplicaciones

Funcionamiento:

La fuerza antagonista, opuesta a la fuerza activa de repulsin entre las paletas, se obtiene por medio de un contrapeso, lo que tiene la ventaja de no depender de un resorte, que con el tiempo pierde elasticidad. Este sistema se utiliza con ventaja en los cuadros de distribucin, en los que la posicin de funcionamiento permanece invariable para siempre una vez nivelado en el momento de su colocacin. Cuando se utiliza de tipo porttil el par antagonista se logra por medio de resortes.

Para evitar las oscilaciones de la aguja existe una pieza en forma de pala, solidaria con la aguja, esta pala se mueve dentro de una caja cerrada sin rozamiento, pero al ser cerrada, el movimiento de la pala comprime el aire con lo que se amortigua las oscilaciones de la aguja. Cuando se cambia el sentido de la corriente, tambin cambia la imantacin de las dos paletas experimentando igual repulsin, por tanto no se ve afectada por el cambio de polaridad, sirviendo indistintamente para corriente continua y alterna.

Partes:

Bobina fija (1)Ncleo magntico fijo (2)Ncleo magntico mvil (3)Aguja Indicadora (4)Eje de la espiral Antagonista (5)

b) Investigar Cul es el principio de funcionamiento de los instrumentos de bobina mvil? Usos y aplicaciones.

Consta de un imn permanente fijo en la carcasa del aparato y de una bobina en forma de cuadro colocada entre los dos polos del imn, esta bobina va montada sobre un eje para que pueda girar libremente sobre sus ejes, solidaria con la bobina de cuadro est la aguja que se mueve dentro de un sector graduado, Las divisiones de este sector son proporcionales a la cantidad de corriente que pasan por la bobina de cuadro.

En el cristal de proteccin y sobre el mismo eje de la aguja hay un tornillo con una leva excntrica que girndolo con gran cuidado sirve para colocar la aguja en el cero de inicio de lectura.

Funcionamiento:

Los aparatos de cuadro mvil requiere que, para que se produzca el efecto de desplazamiento de la aguja, la corriente que circule por la bobina sea continua y siempre en el mismo sentido, es decir que los bornes del aparato de medida tiene que ir marcada la polaridad de entrada de corriente con el signo +. En caso de equivocacin, el desvo de la aguja se produce hacia el lado contrario de la escala graduada. Es por esta razn que este tipo de mecanismo (magneto elctrica de bobina mvil) se usa para corriente continua

c) A que se denomina instrumentos true RMS? Nuestros instrumentos de laboratorio son true RMS.

Estos tipo de instrumentos son los ms costosos y a su vez precisos. Utilizan procesamiento de seales digitales lo que asegura una medicin exacta. No importa que tan extraa sea la seal AC a medir, el valor RMS que indicar siempre ser el correcto. Si utilizamos un instrumento que no es True RMS y medimos una seal senoidal de 220Volts RMS la medicin que obtendremos ser de 220Volts RMS. La medicin es correcta ya que para ese tipo de onda no hay inconvenientes. Pero si utilizamos el mismo instrumento para medir el valor RMS de una seal senoidal modificada o una seal de onda cuadrada la indicacin que obtendremos ser de unos 180- 210Volts.

Esto no sucede con un instrumento True RMS el cual para ambas seales indicara 220Volts. Para verificar que la indicacin no es la verdadera, y que en realidad existen 220Volts RMS en la seal lo que puede hacer es conectar una lmpara comn y comprobar que el brillo sea el normal. Si existiesen 180Volts en la lnea el brillo ser considerablemente menor. Como ya dijimos, los voltmetros True RMS son en su mayora costosos, pero es la nica forma de medir en forma fehaciente el valor RMS de una seal.

Los instrumentos utilizados en la experiencia no son true RMS ya que estbamos trabajando con corriente continua.

d) En la toma de mediciones de impedancias, Existen errores de medicin? Los resultados son coherentes? Si ha tenido errores explique a que se debieron estos errores.

Cuando se hace medidas en el laboratorio siempre habrn errores, es decir los resultados tanto terico como experimental sern coherentes pero no exactamente iguales. Los errores que pudieron afectar la medicin podran haber sido por: el experimentador (el estudiante), la temperatura del laboratorio, falta de calibracin en los instrumentos.

VII. CONCLUSIONES

Cuando variamos la resistencia y mantenemos constante la tensin de entrada notamos que los errores porcentuales son ms pequeos que en los dems casos.

Notamos que el mximo error porcentual encontrado en las medidas es de 23%.

VIII. BIBLIOGRAFIA

Manual del contenido del practicante: instrumentos de medicin elctrica. Metrologa Elctrica Ing. Roberto Sols Farfan (FIEE - UNAC) http://medicioneselectronicas.blogspot.com/2011/10/tipos-de-instrumentos.html https://todoingenieriaindustrial.wordpress.com/metrologia-y-normalizacion/2-4-diferencia-ventajas-y-desventajas-de-instrumentos-analogicos-y-digitales/ http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-05-07-metodos-de-medicion.pdfLABORATORIO DE METROLOGA ELCTRICA GH: 90GPgina 2