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LABORATORIO FUNDAMENTOS DE MECÁNICA Medición del Amperaje y Aspectos Técnicos Ana M. Forero, Juan F. López, David S. Martin y Cristopher Rojas. RESUMEN Con este documento se pretende dar a conocer algunos de los métodos usados para medir el amperaje. En paralelo se recordaran algunos conceptos acerca de la metrología en general, para así abstraer de una mejor manera lo que es la medición de la intensidad de corriente eléctrica. Finalmente, hablaremos de los aspectos técnicos de ésta medición, como lo son los instrumentos usados, los implementos de seguridad y toda la normatividad a la que se rige. INTRODUCCIÓN - ¿QUÉ ES EL AMPERAJE? El amperaje es la cantidad de corriente eléctrica circulando a través de un componente eléctrico, tal como un cable. Específicamente, el amperaje mide el número de electrones que pasa por un punto en especial durante un período de tiempo específico, 1 amperio (o "A") es igual a 1 coulomb por segundo. Medir el amperaje es una tarea importante cuando se trabaja con sistemas eléctricos, primordialmente para asegurarse de que en los cables no esté circulando más corriente de la que pueden soportar. Se puede medir el amperaje con aparatos especiales llamados amperímetros; usualmente se utiliza el multímetro, pues cuenta con la capacidad de medir diferentes magnitudes de la corriente eléctrica, además de la ya mencionada. MEDICIÓN DEL AMPERAJE – ASPECTOS BÁSICOS Antes de elegir los aparatos de medida y establecer los circuitos, hay que calcular aproximadamente la exactitud requerida o posible. No conviene exigir innecesariamente una precisión excesiva, ya que cuanto mayor sea la exactitud requerida, más elevados serán los gastos que implican los aparatos y su servicio. Las variables de influencia más importantes para tener en cuenta al momento de realizar la medición son: • Temperatura • Humedad • Presión del aire • Posición • Vibraciones • Campos perturbadores • Tensión de la red • Frecuencia de la red • Tensiones parásitas Para la elección de un aparato de medida, es decisivo, además de su precisión, el margen de medida. Ya que las tolerancias indicadas y garantizadas se refieren generalmente al valor máximo del margen de medida, lo que implica tener, en el centro de la escala, una tolerancia doble con respecto al valor teórico. Por este motivo, la zona de mayor interés es la comprendida en el último tercio de la escala. ¿QUÉ INSTRUMENTOS SE USAN PARA MEDIR EL AMPERAJE? La medición de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de un amperímetro o un miliamperímetro, según sea el caso. Para medir corrientes de gran intensidad que alcanzan el orden de los amperios, se emplea el "amperímetro". Por otro lado, para realizar la medición de flujos de corriente más pequeños dados en el orden de milésimas de amperio, se utiliza el miliamperímetro. Para medir el amperaje también se usan otros instrumentos que son variaciones del amperímetro, como lo son el multímetro, el amperímetro de tenaza, el amperímetro de bobina móvil, el amperímetro de hierro móvil, etc. El amperímetro de tenaza es un tipo especial de instrumento que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la intensidad de la corriente. provocando su posible ruptura. Esto lleva a que el amperímetro debe poseer una resistencia interna lo más pequeña posible, a fin de que no produzca una caída de tensión apreciable. Fig 2. Amperímetro Fig 1. Amperímetro de Tenaza A continuación se hablará del instrumento principal y su funcionamiento. EL AMPERÍMETRO Un amperímetro es un instrumento que sirve para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito eléctrico. En su diseño original los amperímetros están constituidos, en esencia, por un galvanómetro cuya escala ha sido graduada en amperios. En la actualidad, los amperímetros utilizan un conversor analógico/digital para la medida de la caída de tensión sobre un resistor por el que circula la corriente a medir. La lectura del conversor es leída por un microprocesador que realiza los cálculos para presentar en un display numérico el valor de la corriente circulante. Para efectuar la medida de la intensidad de la corriente circulante, el amperímetro ha de colocarse en serie, para que sea atravesado por dicha corriente. Se debe tener especial cuidado, al utilizar un Amperímetro analógico, cuando se realiza una medición de corriente. Por el borne donde indique la magnitud a medir (en este caso A o mA), deberá estar conectado en la parte del circuito donde "ingrese la corriente que se desea medir", y el borne COM deberá estar conectado en la parte restante del circuito que se interrumpió para realizar la medición de la corriente. En caso contrario a realizar la medición de esta forma, la aguja deflexionará en sentido opuesto al establecido por el instrumento, ¿CÓMO SE MIDE EL AMPERAJE? A continuación se proporcionan una serie de pasos que se deben realizar para una correcta medición de la intensidad de corriente eléctrica con un multímetro, según la norma IEC 61010-1. La razón por la cual se especifica el método con este aparato y no con el amperímetro es porque éste es el instrumento más usado en mediciones eléctricas, pues cuenta con la capacidad de medir varias magnitudes. 1. Determinar la escala de amperaje para el multímetro digital. Un multímetro es un dispositivo pequeño que sirve para medir el voltaje, la resistencia y el amperaje. Cada modelo está calibrado para manejar una cierta cantidad de corriente, y esta calibración debe ser adecuada para el sistema eléctrico que se desee probar. Por ejemplo, si se circulan 200A a través de un multímetro calibrado para solo 10A, se terminará arruinando el fusible. La calibración del amperaje debe estar marcada en el dispositivo o en el manual del propietario. Fig 3. Calibración del Amperaje 2. Seleccionar la función apropiada en el multímetro. La mayoría de los multímetros tienen funciones para medir diferentes cantidades. Para medir el amperaje, se debe seleccionar la función adecuada tanto para el amperaje en corriente alterna o para corriente directa, dependiendo del sistema eléctrico a probar. La fuente de poder para el sistema determinará el tipo de corriente, por ejemplo, los hogares utilizan corriente alterna, mientras que fuentes como una batería utilizan corriente directa. al otro puede tener entradas para los agujeros conectores del multímetro o unos conectores tipo caimán. Se deben conectar ambos cables en las terminales del multímetro correspondientes para medir el amperaje. El manual del propietario especificará las terminales correspondientes si no están marcadas con claridad. Fig 6. Conexión de las Puntas Fig 4. Selección de la Función en el Multímetro 3. Establecer el rango en el multímetro. Para asegurarse de no arruinar el fusible del dispositivo, se debe ajustar la sensibilidad máxima de amperaje muy por encima de la lectura esperada. Puede ser reajustado si el multímetro no muestra lectura cuando esté conectado en el sistema Fig 5. Rango del Multímetro 4. Conectar las puntas en las terminales apropiadas. El multímetro debe venir con 2 cables. Cada uno debe terminar con unas puntas de un extremo y 5. Encender el circuito para medir la corriente. Es algo extremadamente peligroso y puede causar descargas eléctricas si se mide la corriente alterna de un hogar u otra fuente de alto voltaje o amperaje, incluso si se miden fuentes de poder de menor capacidad. Es necesario apagar todos los interruptores antes de trabajar y utilizar una sonda de detección de corriente alterna para garantizar que esté completamente apagada antes de tocar cualquier cable, en especial los que no tienen protección. Se debe evitar trabajar en un ambiente mojado o húmedo, este puede conducir electricidad y causar graves daños. Es normativo hacer uso de guantes de goma gruesos. Es posible que se necesiten precauciones adicionales. Hay que tener en cuenta que los cables pueden tener falta de aislamiento por daños accidentales durante la instalación o debido al tiempo. La falta de aislación puede causar una descarga eléctrica. Siempre se debe contar con alguien preparado con un teléfono, que no le esté tocando, para llamar a Emergencias y auxiliarle en el peor de los casos. Dicha persona debe también estar entrenada para dar primeros auxilios y RCP (resucitación cardiopulmonar). Si ocurre una descarga eléctrica, la persona que esté debe intentar alejarlo usando algún tipo de material aislante (un pedazo de ropa seca, pero algo más podría ser necesitado) o también recibirá la descarga eléctrica debido a la conductividad de la piel, la ropa u otro material. Cortar el cable en un punto y retirar el material aislante en ambos extremos expuestos. Los extremos a los cables del medidor de amperes deben ser asegurados. No se debe permitir que los extremos expuestos le toquen. Encender de nuevo los interruptores y ajustar el medidor de sensibilidad si no se recibe ninguna lectura. Fig 7. Ejecución de la Medición 6. Apagar el interruptor y utilizar una sonda de detección de corriente alterna para asegurar que no haya corriente. Después, se debe reconectar el circuito. Hay que seguir las precauciones mencionadas en el paso 5 y consultar una guía oficial de trabajos eléctricos (no una fuente de Internet) para conocer las precauciones de seguridad. Después de haber obtenido la lectura, es necesario completar el circuito roto de nuevo. Es más seguro comprar e instalar un nuevo cable en lugar de tratar unir el área cortada. Fig 8. Reparación del Circuito Advertencias La electricidad puede causar descargar eléctricas e incluso la muerte. Se debe ser precavido con la piel e incluso con la ropa y otros materiales conductores. Siempre leer una guía oficial de trabajos eléctricos antes de trabajar con cualquier fuente de voltaje o corriente (en especial las altas). Es necesario contar con una persona que tenga un teléfono para una emergencia. Verificar que el teléfono esté cargado y que tenga señal antes de empezar. La otra persona también debe estar capacitada para dar primeros auxilios y RCP. No se debe permitir que esa persona le toque mientras trabaja en el circuito. No trabajar en un ambiente mojado o con mucha humedad, ya que podría conducir electricidad y causar daños graves. Siempre se debe leer el manual del usuario en su totalidad para hacer frente a las cuestiones de seguridad antes de trabajar con el multímetro. Durante la medición no se debe limpiar el cristal de la escala, puesto que éste se puede cargar electrostáticamente e influenciar la indicación. Se eliminan dichas cargas electrostáticas empañando el cristal. Evitar distracciones, según algunas estadísticas 3 de cada 10 accidentes en el trabajo son provocados por descuidos al no centrarse en el trabajo que se está realizando. Es necesario contar con la dotación reglamentaria en caso de mediciones a gran escala. Fig 9. Dotación Reglamentaria NORMAS TÉCNICAS ASOCIADAS A LA MEDICIÓN DEL AMPERAJE Es de obviar que las mediciones con corriente eléctrica están clasificadas en un rubro de extrema peligrosidad; es por ello que existen bastantes normas técnicas y de seguridad para velar por el bienestar tanto de las instalaciones cómo del personal que las realiza. Dichas normas deben seguirse al pie de la letra para así evitar accidentes no sólo al momento de la instalación, sino también a futuro debido a un mal proceder del personal. La tarea de establecer normas que unificaran el proceso de medición, que incluye desde la selección de los instrumentos usados, hasta indicaciones muy básicas, fue abordada en principio por la IEC (International Electro-technical Commission, que traduce al español, Comisión Electrotécnica Internacional). Después de las normas creadas por esta organización, se crearon otras versiones que no difieren en más que la metodología de medición, todas orientadas a la protección de las redes eléctricas y del personal encargado de su implementación y mantenimiento. Entre las normas más conocidas que se aplican a la medición del amperaje se encuentran: IEC 61010-1 IEC/EN 61010-031 EPSA Norma Técnica de Mediciones y Acometidas Eléctricas – 2012 Todas ellas se podrían sintetizar brevemente en las siguientes directrices: Toda medición debe ser consecuencia de una deducción. Utilice para todas las mediciones los terminales, función y rango adecuados. Asegurarse que el aparato de medida se encuentra en óptimas condiciones y que no tiene riesgos para nuestra seguridad, como cables pelados. No sobrepasar los umbrales especificados en el aparato medidor Utilizar un aparato medidor con la categoría de medición que se corresponda al circuito a medir (CAT I a IV), para evitar peligros en caso de transitorios de alta tensión. Nunca medir corrientes mayores a 5 amperios mientras utiliza el multímetro en un área con peligro de explosión. Para evitar posibles descargas eléctricas o lesiones personales, nunca mida tensiones mayores de 65 voltios en un área con peligro de explosión. Al medir la corriente, desconecte el suministro eléctrico al circuito antes de conectar el multímetro a éste. Recuerde colocar el multímetro en serie con el circuito. Antes de comprobar resistencia, continuidad, diodos o capacitancia, desconecte la alimentación eléctrica del circuito y descargue todos los condensadores de alto voltaje. REFERENCIAS [1] WikiHow (2017, May, 10). ¿Cómo medir el amperaje? [En Línea] Disponible: http://es.wikihow.com/medir-el-amperaje [2] Raúl Flores (2013, May, 6). Cómo Medir La Intensidad De La Corriente Eléctrica. [En Línea] Disponible: http://www.electroeducar.tk/2013/05/comomedir-la-intensidad-de-la.html [3] EPSA (2012). Norma Técnica de Medición y Acometida. [En Línea] Disponible: http://portal.epsa.com.co/Portals/0/PROVEEDORES/norm as-tecnicas/medicion/Norma-Medicion-Acometida-V72.pdf [4] Ingeniería Electrónica Org (2016, May, 2). Normas de Seguridad en Mediciones Eléctricas. [En Línea] Disponible: https://ingenieriaelectronica.org/normas-deseguridad-en-mediciones-electricas/ [5] Wikipedia (2017, May, 10). Amperímetro. [En Línea] Disponible: https://es.wikipedia.org/wiki/Amperimetro [6] Natxo Hurtado (2011, May, 12). Normas generales para la toma de medidas eléctricas. [En Línea] Disponible: https://es.scribd.com/doc/55308923/1Normas-generales-para-la-toma-de-medidas-electricas