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Medición de variables eléctricas y electrónicas
ING. MARCO ANTONIO GATICA PELAEZ
MEDICION DE VARIABLES ELECTRICAS Y ELECTRONICAS
1.1. Identifica los fundamentos teóricos de los procesos de medición de variables eléctricas y
electrónicas, mediante cálculos y conversiones de unidades de medida.
Manejo de sistemas de unidades.
EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI)
Entender la importancia de tener un sistema internacional de medidasEn esta línea de acción, la
XI Conferencia General de Pesas y Medidas celebrada en París en 1,960 tomó la resolución de
adoptar el llamado con anterioridad Sistema Práctico de Unidades, como Sistema Internacional,
que es, precisamente, como se le conoce a partir de entonces. El Sistema Internacional de
Unidades (abreviadamente SI) distingue y establece, además de las magnitudes básicas y de las
magnitudes derivadas, un tercer tipo formado por aquellas que aún no están incluidas en ninguno
de los dos anteriores, son denominadas magnitudes suplementarias.
El SI es el sistema práctico de unidades de medidas adoptado por la XI Conferencia General de
Pesas y Medidas celebrada en octubre de 1,960 en París. Trabaja sobre siete magnitudes
fundamentales (longitud, masa, tiempo, intensidad de corriente eléctrica, temperatura absoluta,
intensidad luminosa y cantidad de sustancia) de las que se determinan sus correspondientes
unidades fundamentales (metro, kilogramo, segundo, ampere, Kelvin, candela y mol). De estas
siete unidades se definen las derivadas (coulomb, joule, newton, pascal, volt, ohm, etc.), además
de otras suplementarias de estas últimas
A estas siete magnitudes fundamentales hay que añadir dos suplementarias asociadas a medidas
angulares, el ángulo plano y el ángulo sólido. La definición de las diferentes unidades
fundamentales ha evolucionado con el tiempo al mismo ritmo que las propias ciencias físicas. Así,
el segundo se definió inicialmente como 1/86,400 la duración del día solar medio, esto es,
promediado a lo largo de un año.
Un día normal tiene 24 h aproximadamente, es decir 24 h. 60 min = 1,400 min y 1,400 min.60 s =
86,400 s ; no obstante, esto tan sólo es aproximado, pues la duración del día varía a lo largo del
año en algunos segundos, de ahí que se tome como referencia la duración promediada del día
solar. Pero debido a que el periodo de rotación de la Tierra puede variar, y de hecho varía, se ha
acudido al átomo para buscar en él un periodo de tiempo fijo al cual referir la definición de su
unidad fundamental.
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A lo largo de la historia el hombre ha venido empleando diversos tipos de sistemas de unidades.
Estos están íntimamente relacionados con la condición histórica de los pueblos que las crearon,
las adaptaron o las impusieron a otras culturas. Su permanencia y extensión en el tiempo
lógicamente también ha quedado ligada al destino de esos pueblos y a la aparición de otros
sistemas más coherentes y generalizados. El sistema anglosajón de medidas -millas, pies, libras,
Grados Fahrenheit - todavía en vigor en determinadas áreas geográficas, es, no obstante, un
ejemplo evidente de un sistema de unidades en recesión. Otros sistemas son el cegesimal centímetro, gramo, segundo -, el terrestre o técnico -metro-kilogramo, fuerza-segundo-, el
Giorgi o MKS - metro, kilogramo, segundo- y el sistema métrico decimal, muy extendido en
ciencia, industria y comercio, y que constituyó la base de elaboración del Sistema Internacional.
SISTEMA MKS (metro, kilogramo, segundo)
El nombre del sistema está tomado de las iniciales de sus unidades fundamentales.
La unidad de longitud del sistema M.K.S.:
METRO: Es una longitud igual a la del metro patrón que se conserva en la Oficina Internacional
de pesas y medidas.
La unidad de masa es el kilogramo:
KILOGRAMO: Es una masa igual a la del kilogramo patrón que se conserva en la Oficina
Internacional de pesas y medidas.
Un kilogramo (abreviado Kg.) es aproximadamente igual a la masa de un decímetro cúbico de agua
destilada a 4 º C.
La unidad de tiempo de todos los sistemas de unidades es el segundo.
SEGUNDO: Se define como la 86,400 ava. Parte del día solar medio.
Los días tienen diferente duración según las épocas del año y la distancia de la Tierra al Sol. El
día solar medio es el promedio de duración de cada no de los días del año.
SISTEMA C.G.S. (centímetro, gramo, segundo).
El sistema C.G.S. llamado también sistema cegesimal, es usado particularmente en trabajos
científicos. Sus unidades son submúltiplos del sistema M.K.S.
La unidad de longitud: Es el CENTÍMETRO, o centésima parte del metro.
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La unidad de masa: Es el GRAMO, o milésima parte del kilogramo.
La unidad de tiempo: Es el SEGUNDO.
El Sistema Inglés de unidades son las unidades no-métricas que se utilizan actualmente en los
Estados Unidos y en muchos territorios de habla inglesa (como en el Reino Unido ), pero existen
discrepancias entre los sistemas de Estados Unidos e Inglaterra. Este sistema se deriva de la
evolución de las unidades locales a través de los siglos, y de los intentos de estandarización en
Inglaterra . Las unidades mismas tienen sus orígenes en la antigua Roma. Hoy en día, estas
unidades están siendo lentamente reemplazadas por el Sistema Internacional de Unidades ,
aunque en Estados Unidos la inercia del antiguo sistema y el alto costo de migración ha impedido
en gran medida el cambio.
EQUIVALENCIAS DE LAS UNIDADES INGLESAS.
LONGITUD
1 milla = 1,609 m
1 yarda = 0.915 m
1 pie = 0.305 m
1 pulgada = 0.0254 m
MASA
1 libra = 0.454 Kg.
1 onza = 0.0283 Kg.
1 ton. inglesa = 907 Kg.
SUPERFICIE
1 pie 2 = 0.0929m^2
1 pulg 2 . = 0.000645m^2
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1 yarda 2 = 0.836m^2
VOLUMEN Y CAPACIDAD
1 yarda 3 = 0.765 m^3
1 pie 3 = 0.0283 m^3
1 pulg 3 . = 0.0000164 m^3
1 galón = 3.785 l.
MEDIR .
Medir significa comparar una magnitud de valor desconocido con una determinada unidad de
medida previamente elegida.
El proceso de medición generalmente requiere el uso de un instrumento como medio físico para
determinar la magnitud de una variable.
El procedimiento de medición puede ser llevado a cabo por comparación directa con la unidad de
medida o por medio de un instrumento graduado previamente con los patrones correspondientes
de manera que una escala nos indica el valor buscado.
Las mediciones con patrones se emplean preferentemente en los laboratorios y las unidades de
medida empleadas son adoptadas internacionalmente.
CARACTERISTICAS DE LAS MEDICIONES
Instrumento.- se puede definir como el dispositivo para determinar el valor o la magnitud de una
cantidad o variable
Exactitud.-Aproximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la
variable medida.
Precisión.-Medida de la reproducibilidad de las mediciones; esto es, dado el valor fijo de una
variable la precisión es una medida del grado con el cual las mediciones sucesivas difieren una de
otra.
Sensibilidad.- Relación de la señal de salida o respuesta del instrumento respecto al cambio de
la entrada o variable medida.
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Resolución.- Cambio más pequeño en el valor medido al cual responde el instrumento.
Error.-Desviación a partir del valor real de la variable medida.
Algunas técnicas para minimizar los efectos de los errores:
1.-Realizar una serie de ensayos y no confiar en una sola observación.
2.-Alternar el uso de diferentes instrumentos de medición en el mismo experimento.
La precisión de las lecturas está compuesta por dos características Conformidad y el Número
de cifras significativas con las cuales se puede realizar la medición, aunque la conformidad de
una medición es necesaria, no es suficiente en cuanto a precisión por la falta de cifras
significativas. De modo semejante la precisión es una condición necesaria pero no suficiente para
la exactitud.
TIPOS DE CORRIENTE ELECTRICA
La corriente eléctrica es el desplazamiento de esas pequeñas partículas llamadas electrones a
través de un conductor.
Corriente continúa
Cuando el desplazamiento de los electrones es en un solo sentido durante todo el tiempo que
circula, desde el polo negativo de un generador al polo positivo.
La corriente continua se puede obtener por medio de métodos químicos, como lo hacen las pilas
y baterías, por métodos mecánicos como lo hace una dinamo, o por otros métodos, fotovoltaico,
par térmico, etc.
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Por tratarse de un valor de tensión que permanece constante en el tiempo, dificulta la
interrupción de la misma cuando los valores son elevados, por lo que se utiliza en aparatos de
muy baja tensión, hasta 24 Voltios.
El aparato que convierte la corriente alterna en corriente continua se llama fuente de
alimentación. Una de sus aplicaciones es cargar los teléfonos móviles.
Corriente alterna.
La corriente alterna se caracteriza por el cambio de sentido de la corriente varias veces por
segundo.
La corriente alterna se puede obtener por métodos mecánicos como lo hace un alternador, o por
conversión de la corriente continua en alterna, el aparato que hace esto se llama inversor.
Las principales ventajas de la corriente alterna sobre la corriente continua son:
•
Permite aumentar o disminuir el voltaje por medio de transformadores.
•
Se transporta a grandes distancias con poca pérdida de energía.
•
Es posible convertirla en corriente continua con facilidad.
Existe un instrumento de medición llamado osciloscopio en el cual se pueden ver las gráficas de
la forma de la onda de la corriente eléctrica. Se lo utiliza mucho en electrónica para poder
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calibrar equipos de todo tipo, pero si lo utilizamos en electricidad también podremos ver
graficadas las ondas de Corriente alterna y continua.
Otra de las ventajas de este instrumento es que pueden medirse con respecto a un sistema de
ejes cartesianos.
El siguiente gráfico es una comparación entre los dos tipos de corrientes.
Cuando circula corriente por una de las bobinas esta se transforma en campo electromagnético
se transmite por medio del hierro dulce y cuando llega hasta la otra bobina esta convierte en
corriente eléctrica.
RESISTENCIA
La resistencia es la propiedad de los materiales de oponerse o resistir al movimiento de los
electrones, lo cual hace necesario la aplicación de un voltaje para producir un flujo de corriente.
La unidad de resistencia en el sistema internacional es el Ohm y se simboliza con la letra griega
Omega mayúscula Ω. El símbolo de resistencia es R.
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MEDICION DE RESISTENCIA
Para medir un resistor se tiene que desconectar del circuito. El instrumento usado para esta
medición se llama Ohmímetro. Este instrumento de medida utiliza la alimentación de corriente
de una pila o batería para que pueda funcionar.
POTENCIA
La
Potencia es la velocidad para realizar un trabajo. La unidad de medida en el sistema
Internacional es el Watt (anteriormente llamado Vatio) y se simboliza con la “W”. En electricidad
cualquier material por el que atraviesen cargas eléctricas se dice que disipa una cierta cantidad
de potencia, tal es el caso de los focos, planchas, licuadoras, radios, televisores, refrigeradores,
etc.
P = I²R
Ley de Ohm
La ley de Ohm dice que: "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un
conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e
inversamente proporcional a la resistencia del mismo".
En el Sistema internacional de unidades:
I = Intensidad en amperios (A)
V = Diferencia de potencial en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios (Ω)
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CORRIENTE ELECTRICA
La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un
material. Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema
Internacional de Unidades se expresa en C/s (culombios sobre segundo), unidad que se
denomina amperio. Una corriente eléctrica, puesto que se trata de un movimiento de cargas,
produce
un campo
magnético,
lo
que
se
aprovecha
en
el electroimán.
El instrumento usado para medir la intensidad de la corriente eléctrica es el galvanómetro que,
calibrado en amperios, se llama amperímetro, colocado en serie con el conductor cuya intensidad
se
desea
medir.
VOLTAJE
También llamado tensión o diferencia de potencial, el voltaje es la diferencia que hay entre dos
puntos en el potencial eléctrico, refiriéndonos a potencial eléctrico como el trabajo que se
realiza
para
trasladar
una
carga
positiva
de
un
punto
a
otro.
De esta manera, el voltaje no es un valor absoluto sino una diferencia entre las cargas eléctricas,
que
se
mide
en
voltios,
según
el
Sistema
Internacional
de
Unidades.
El voltio es la unidad derivada del SI para el potencial eléctrico, fuerza electromotriz y el
voltaje. Recibe su nombre en honor de Alessandro Volta, quien en 1800 inventó la pila voltaica,
la
primera
batería
química.
Es
representado
simbólicamente
por
V
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1.2 Maneja instrumentos y equipos básicos de medición de variables eléctricas y electrónicas,
considerando las recomendaciones técnicas del fabricante.
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El voltímetro es un instrumento que se utiliza para medir la diferencia de potencial entre dos
puntos de un circuito eléctrico .Existen varios tipos de voltímetros según su funcionamiento,
como: los voltímetros electromecánicos, voltímetros digitales, osciloscopios y potenciómetros .El
voltímetro siempre debe colocarse en paralelo con respeto a los elementos que se miden para
efectuar la medida de la tensión .El tipo de voltímetro que voy a desarrollar a continuación es el
digital.
El voltímetro digital indica la tensión en forma numérica en una pantalla de cristal líquido (LCD).
Además pueden tener prestaciones adicionales como la memoria, la detección de valor de pico,
el verdadero valor eficaz (RMS), y el autorango entre otras .Como todo instrumento de medida
no es perfecto, ya que cuando trabaja toma una pequeña parte de la corriente perturbando el
resultado obtenido en un cierto grado .La precisión del instrumento viene dada por el fondo de
escala, que da el porcentaje de error del voltímetro digital tiene normalmente un fondo de escala
de 1%.
Para no falsear la medida, el instrumento de medida debe tener una resistencia eléctrica interna
muy grande, de esta forma por la rama donde está el voltímetro la intensidad de corriente será
muy reducida .Por lo general tienen una resistencia de entrada constante de 10 megohmios
independientemente del rango de medición ajustado.
La lectura del voltímetro se puede alterar por factores como la temperatura y la variaciones de
tensión de alimentación .para estar seguros de que el resultado obtenido se encuentra dentro
de las tolerancias especificadas por el fabricante, deben ser calibrados periódicamente contra
un voltaje estándar tales como Weston celular.
Para obtener la medida en la pantalla emplea un conversor analógico-digital (CAD o ADC), que es
un dispositivo electrónico capaz de convertir una entrada analógica de tensión en un valor binario
.la señal analógica, que varía de forma continua en el tiempo, se conecta en una entrada del
dispositivo y se somete a muestreo a una velocidad fija, obteniéndose así una señal digital a la
salida del mismo.
AMPERÍMETRO
Un amperímetro es un instrumento que sirve para mediar la intensidad de corriente que
circula por un circuito eléctrico.
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Los amperímetros, en esencia, están constituidos por un galvanómetro cuya escala ha
sido graduada en amperios.
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. Esto nos 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. Para ello, en el caso de instrumentos basados en los
efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán formados por bobina de hilo grueso
y con pocas espiras.
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Un óhmetro, Ohmnímetro, u Ohmniómetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica.
El diseño de un óhmnimetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la
resistencia bajo medida, para luego, mediante un galvanómetro, medir la corriente que circula a
través de la resistencia.
La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley
de Ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro
sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor
intensidad de corriente y viceversa.
Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha
sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se
hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el
voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de R vendrá
dado por:
Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto
que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la
resistencia
bajo
prueba.
Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados
contactos Kelvín. Dos terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia,
mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la
misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a
la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida.
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS MEDIDORES DIGITALES VS
MEDIDORES ANALOGICOS
Ventaja: precisión
A diferencia de los medidores analógicos, los digitales no requieren de
averiguar exactamente lo que la lectura de la aguja esté marcando con
el fin de obtener el voltaje, amperes u ohms. En su lugar, toman una
precisa lectura, generada por computadora y la muestran en una
pantalla. Aunque las computadoras no son infalibles, los procesadores
de medidores digitales son muy confiables y no requieren que realices
los cálculos. Además, la precisión de la lectura de un medidor analógico
depende en gran medida del lector y su competencia para leer
medidores analógicos. Un medidor digital no depende de su usuario de
tal manera.
Desventaja: fluctuaciones de medición
Los medidores analógicos tienen la ventaja de que, cuando las
lecturas fluctuantes existen, son capaces de medir estas fluctuaciones. La aguja del medidor
analógico se moverá desde una posición a otra constantemente con el fin de representar a la
fluctuación. Cuando existe una fluctuación, un medidor digital no es capaz de representar la
variación, sino que registra un error o calcula una lectura. A pesar de esto, el único tipo de
fluctuaciones que un medidor analógico puede medir son las fluctuaciones de baja frecuencia, lo
que no deja a los medidores digitales en una gran situación de desventaja.
Ventaja: uso amigable
El hecho de que un medidor digital realiza el cálculo y muestra la lectura, en lugar de confiar en
la habilidad del lector para calcular la lectura correcta, hace que sean de uso fácil. Todo lo que
un usuario tiene que hacer, con el fin de obtener una lectura precisa, es colocar las agujas del
medidor digital en el lugar donde la lectura se debe tomar, esperar a que el medidor digital
visualice la lectura y anotarla o de lo contrario anotar la lectura. La facilidad de uso hace que un
medidor digital sea más fácil de utilizar, y consuma menos tiempo, ambas grandes ventajas sobre
los medidores analógicos
PARTES Y FUNCIONES DE UN MULTÍMETRO DIGITAL.
A continuación describiremos las partes y funciones de un multímetro (Steren MUL-270), recuerda
que generalmente los multímetros son semejantes, aunque dependiendo de modelos, pueden
cambiar la posición de sus partes y la cantidad de funciones, es por eso que cada parte tiene un
símbolo
estándar
que
identifica
su
función.
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1.- Power:
Botón
de
apagado-encendido.
2.- Display: Pantalla de cristal líquido en donde se muestran los resultados de lasmediciones.
3.- Llave selectora del tipo y rango de medición: Esta llave nos sirve para seleccionar el tipo de
magnitud
a
medir
y
el
rango
de
la
medición.
4.- Rangos y tipos de medición: Los números y símbolos que rodean la llave selectora indican el tipo
y rango que se puede escoger. En la imagen anterior podemos apreciar los diferentes tipos de
posibles mediciones de magnitudes como el voltaje directo y alterno, la corriente directa y alterna, la
resistencia,
la
capacitancia,
la
frecuencia,
prueba
de
diodos
y
continuidad.
5.- Cables rojo y negro con punta: El cable negro siempre se conecta al borne o jack negro, mientras
que el cable rojo se conecta al jack adecuado según la magnitud que se quiera medir. A continuación
vemos
la
forma
en
que
se
conectan
estos
cables
al
multímetro.
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6.- Borne de conexión o jack negativo: Aquí siempre se conecta el cable negro con punta.
resistencia
7.- Borne de conexión o jack para el cable rojo con punta para mediciones de voltaje (V),
(Ω)
y
frecuencia
(Hz).
Su
símbolo
es
el
siguiente.
8.- Borne de conexión o jack para el cable rojo con punta para medición de miliamperes (mA).
9.- Borne de conexión o jack para el cable rojo con punta para medición de amperes (A).
10.- Zócalo
de
11.- Zócalo
conexión
de
UTILIZANDO
A
continuación
para
conexión
EL
mediremos
algunas
medir
capacitares
para
o
medir
condensadores.
temperatura.
MULTÍMETRO
magnitudes utilizando
DIGITAL.
el
multímetro
digital.
a) Midiendo resistencia: Medir una resistencia es un procedimiento sencillo, lo primero que
hacemos es conectar los cables en los jacks correctos, luego movemos la llave selectora al símbolo
Ω y escogemos el rango adecuado de acuerdo a la resistencia proporcionada por el resistor, si no lo
sabemos, escogemos el rango más alto y lo disminuimos poco a poco hasta llegar a un cantidad
diferente de uno (el uno indica que el rango es muy pequeño para medir esa resistencia) y con el
mayor número de decimales, tocamos los extremos del resistor con las puntas roja y negra y
finalmente multiplicamos la cantidad por el valor del rango. En la imagen anterior medí un resistor de
800 ohms y en la lectura me dio .809 por manejar el rango de 200 ohms a 2 kohms (2000 ohms), por
lo
que
media
realmente
809
ohms.
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Esto lo podemos comprobar teóricamente al observar las bandas del resistor y hacer las operaciones
correspondientes
por
medio
de
su
código
de
colores.
b) Midiendo voltaje (voltaje continuo o directo): Ahora mediremos una pila AA de 1.5 V, esta algo
gastada así que veamos que sucede. Lo primero que haremos es colocar la punta del cable rojo en
el electrodo positivo de la pila y el negro en el negativo, el resultado aparece en la pantalla del
multímetro
como
lo
podemos
ver
a
continuación.
c) Midiendo capacitancia y corriente: Al medir un capacitor o condensador, este debe estar
descargado ya que almacena energía, y se debe tener cuidado al medir corriente. Aún no he medido
ninguna de estas magnitudes, así que cuando lo haga les explicare como hacerlo.
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Tipos de Resistencias
El componente electrónico más simple por su construcción y funcionamiento y más utilizado en los aparatos electrónicos,
es
el
conocido
como
resistencia
o
resistor.
El término resistencia, considerado en un sentido general, es la oposición que se presenta a una acción. En electricidad y
electrónica,
resistencia
es
la
oposición
al
paso
de
la
corriente
eléctrica.
Existen muchos aparatos en donde se utilizan las resistencias para convertir energía eléctrica en energía calorífica. Es
el
caso
de
las
estufas,
los
hornos,
las
planchas,
los
calentadores
de
agua,
etc.
En los aparatos electrónicos, las resistencias se encuentran en todo tipo de circuitos y su función principal es controlar
el paso de la corriente.
Aspecto físico y símbolo de las resistencias
En la figura se puede observar el aspecto físico de los tipos más comunes de resistencias utilizadas en los aparatos
electrónicos y los símbolos con los cuales se representan en los diagramas o planos.
Todo circuito electrónico se representa por medio de un plano llamado diagrama esquemático. A todos los elementos de
los circuitos, o sean los componentes, se les ha asignado un símbolo que los representa en los diagramas.
Ese símbolo se hace necesario para simplificar la elaboración de los planos, ya que de otra forma, sería prácticamente
imposible dibujar todos los elementos de acuerdo a su forma física real.
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Unidad de medida
Así como la distancia se mide en metros y el peso en gramos, la mayor o menor oposición al paso de la corriente que se
produce en una resistencia se mide en ohmios. Decimos entonces que la unidad de medida para las resistencias es el
OHMIO.
Para simplificar los diagramas y las fórmulas, este parámetro se representa con la letra Ω (omega), del alfabeto griego.
El nombre de esta unidad se adoptó como un homenaje a George Simon Ohm, físico inglés, quien descubrió la Ley de Ohm,
una
de
las
leyes
básicas
de
la
electricidad
y
la
electrónica.
Una resistencia de 1000 ohmios ó 1000Ω, presenta una oposición a la corriente cuatro veces mayor que una de 250 ohmios
ó
250Ω.
Como las resistencias utilizadas en electrónica tienen valores comprendidos entre menos de 1 ohmio y varios millones de
ohmios, encontramos que no es fácil mostrar en un diagrama todos los ceros que tiene una resistencia de alto valor.
Escribir 220.000 ohmios o 10.000.000 ohmios puede ser difícil. Para resolver el problema, se utilizan los términos Kilo y
Mega con sus respectivas letras K y M para indicar los múltiplos de miles y millones. La letra K significa mil unidades y
equivale a tres ceros (000) después del primer número. La letra M significa un millón de unidades y equivale a seis ceros
(000000)
después
del
primer
número.
Así, en cambio de escribir 22.000 ohmios escribimos 22 Kohm o simplemente 22KΩ. Este valor se puede leer como 22
Kiloohmios o simplemente como 22K. Para escribir 5.600.000 ohmios se puede indicar como 5.6 MΩ y se lee como 5 punto
6
Megas.
Ejemplos: 47KΩ serían 47.000Ω o 47Kiloohmios, 10MΩ serían 10.000.000Ω o 10 Megaohmios. Cómo se descifraría una
resistencia de 4.7KΩ? Es sencillo, corremos el punto decimal tres puestos quedando 4.700Ω
Otros parámetros de las resistencias
Recordemos que al circular corriente eléctrica por una resistencia, hay cierta oposición a ella. Esta oposición hace que
parte de la energía eléctrica se transforme en calor alrededor de la resistencia. Este fenómeno se aprecia más en las
resistencias
de
los
hornos,
estufas,
planchas
eléctricas,
etc.
En las resistencias utilizadas en electrónica, además de su tipo, y su valor en ohmios, se debe tener en cuenta una
característica adicional. Esta es la capacidad máxima para expulsar o disipar calor sin que se deteriore o destruya el
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MEDICION DE VARIABLES ELECTRICAS Y ELECTRONICAS
elemento
físico
y
se
mide
en
vatios.
En la mayoría de los circuitos electrónicos se utilizan resistencias de bajo vatiaje como las de 1/8, 1/4, 1/2, 1 y 2 vatios.
En las etapas de salida de los amplificadores de alta potencia, es común encontrar resistencias de vatiajes altos como 5,
10, 15, 20 y 50 vatios. El tamaño físico de las resistencias depende del vatiaje siendo las más grandes las de mayor valor.
Tipos de resistencias
Las resistencias están construidas con diferentes materiales resistivos, en diversos tipos, formas y tamaños dependiendo
de su aplicación y se clasifican en dos grandes grupos, resistencias fijas y resistencias variables.
Resistencias fijas
A este grupo pertenecen todas las resistencias que presentan un mismo valor sin que exista la posibilidad de modificarlo
a
voluntad.
De acuerdo con su material de construcción las resistencias fijas se clasifican en dos grandes grupos principales:

Carbón

alambre
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MEDICION DE VARIABLES ELECTRICAS Y ELECTRONICAS
Resistencias de carbón
Hay dos tipos de resistencias fijas de carbón, las aglomeradas y las de capa o película. En las aglomeradas, el elemento
resistivo es una masa homogénea de carbón, mezclada con un elemento aglutinante y fuertemente prensada en forma
cilíndrica. Los terminales se insertan en la masa resistiva y el conjunto se recubre con una resina aislante de alta disipación
térmica.
Existe otro método de fabricación de las resistencias de carbón que consiste en recubrir un tubo o cilindro de porcelana
con una capa o película de carbón, o haciendo una ranura en espiral sobre la porcelana y recubriéndola luego con la película
de carbón, quedando parecida a una bobina. Estas son las resistencias de bajo vatiaje como las de 1/8, 1/4, 1/3, 1/2, 1 y
2 vatios.
Resistencias de alambre
Se construyen con un alambre de aleación de níquel y cromo u otro material con características eléctricas similares. El
alambre se enrolla sobre un soporte aislante de cerámica y luego se recubre con una capa de esmalte vítreo, con el fin de
proteger
el
alambre
y
la
resistencia
contra
golpes
y
corrosión.
Son resistencias hechas para soportar altas temperaturas sin que se altere su valor. Por tanto, corresponden a los vatiajes
altos como 5, 10, 20, 50 y más vatios.
El código de colores
Muchas veces nos habremos preguntado porqué algunas resistencias tienen unas bandas o líneas de colores alrededor de
su cuerpo. Estas bandas tienen un significado específico determinado por un código especial llamado el código de colores.
Para las resistencias de alambre o de carbón de 1 vatio en adelante es fácil escribir el valor en su cuerpo, pero para las
resistencias
más
pequeñas
es
muy
difícil
hacerlo
ya
que
su
tamaño
lo
impide.
Para las resistencias pequeñas de carbón y película de carbón, que son las más utilizadas en los circuitos electrónicos,
existe un método de identificación muy versátil llamado el código de colores. Este método, que utiliza tres, cuatro o cinco
líneas de colores pintadas alrededor del cuerpo de la resistencia, sirve para indicar su valor en Ohmios y su precisión.
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MEDICION DE VARIABLES ELECTRICAS Y ELECTRONICAS
El sistema de las líneas de colores resuelve dos problemas principalmente:

Sería demasiado difícil ver números grandes marcados en resistencias pequeñas. Por ejemplo: 1.000.000 ohmios
en una resistencia de 1/4 de vatio no se vería muy bien.

Si la resistencia queda en cierta posición en el circuito, se taparía este número y no se podría leer su valor.
Las bandas de colores que tienen este tipo de resistencias alrededor de su cuerpo, parece que resuelven todos estos
problemas. En este código, cada color corresponde a un número en particular. Hay dos códigos de colores para las
resistencias
de
carbón.
El
de
3
o
4
bandas
y
el
de
5
bandas.
Para leer el código de colores de una resistencia, ésta se debe tomar en la mano y colocar de la siguiente forma: la línea
o banda de color que está más cerca del borde se coloca a la izquierda, quedando generalmente a la derecha una banda
de color dorado o plateado.
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MEDICION DE VARIABLES ELECTRICAS Y ELECTRONICAS
En el sistema de tres o cuatro bandas, el color de la primera banda es el primer número, el segundo color es el número
siguiente, el tercer color es el número de ceros o multiplicador, y la cuarta línea o banda es la tolerancia o precisión. El
concepto
de
tolerancia
lo
explicaremos
más
adelante.
Cuando leemos el código de colores debemos recordar:
1.
La primera banda representa la primera cifra.
2. La segunda banda representa la segunda cifra.
3. La tercera banda representa el número de ceros que siguen a los dos primeros números. (Si la tercera banda es
negra no hay ceros en el número, si esta banda es dorada se divide por 10 y si esta banda es plateada se divide
por 100).
4. La cuarta banda representa la tolerancia. Esta es usualmente dorada que representa un 5%, plateada que es del
10%, café o marrón indica el 1%, el rojo indica un 2% y si no tiene banda es del 20%.
Para
comprender
mejor
este
sistema,
en
la
figura
tenemos
varios
ejemplos
de
utilización.
El código de las cinco bandas se utiliza para resistencias de precisión así:
1.
La primera banda representa la primera cifra.
2. La segunda banda representa la segunda cifra.
3. La tercera banda representa la tercera cifra.
4. La cuarta banda representa el número de ceros que siguen a los tres primeros números. (Si la cuarta banda es
negra no hay ceros en el número, si esta banda es dorada se divide por 10 y si esta banda es plateada se divide
por 100).
5. La quinta banda representa la tolerancia. El café o marrón indica el 1%, el rojo indica un 2% y si es verde tiene
una tolerancia del 0.5%.
En las resistencias de 6 bandas, la ultima banda especifica el coeficiente térmico expresado en ppm/ºC (partes por millón
por
cada
grado
Centígrado).
Este
valor
determina
la
estabilidad
resistiva
a
determinada
temperatura.
Es muy importante practicar mucho con este código hasta que se aprenda de memoria ya que las resistencias que lo
utilizan se encuentran en todo tipo de circuitos. Si tenemos que consultar un libro o manual cada vez que tengamos que
identificar una resistencia , vamos a perder mucho tiempo. Después de algún tiempo de trabajar en electrónica, este
código se hace tan familiar que ya se identifica una resistencia con sólo mirar brevemente su combinación de colores.
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MEDICION DE VARIABLES ELECTRICAS Y ELECTRONICAS
Tolerancia
Se ha mencionado que la cuarta banda indica la tolerancia de la resistencia. Esta tolerancia o precisión significa que el
valor real no es necesariamente el mismo que indica el código. Un 10% de tolerancia significa que el valor real puede ser
un
10%
mayor
o
menor
que
el
valor
que
indica
el
código.
Por ejemplo, para una resistencia de 10.000 ohmios con una tolerancia del 5% se puede tener en la práctica, cualquier
valor entre 9.500 y 10.500 ohmios. El 5% de 10.000 es 500. Esta tolerancia se debe a la precisión del proceso de
fabricación de esas resistencias ya que las máquinas depositan una capa ligeramente mayor o menor del compuesto
resistivo.
Se fabrican resistencias con tolerancias del 20%, 10%, 5% (que son las más comunes), 2 %, 1%, 0.5 %,0.1 % y más.
El costo de las resistencias sube considerablemente a medida que su precisión aumenta. Debemos utilizar por lo tanto las
resistencias más económicas posibles pero que no alteren la operación del circuito. Por lo general, para los circuitos y
proyectos basicos se utilizan resistencias con una tolerancia del 5 %.
Valores normalizados para las resistencias
Las resistencias de carbón se fabrican en ciertos valores llamados preferidos o normalizados. Esto se debe a que sería
imposible tener resistencias en todos los valores posibles y no se justifica en la mayoría de los circuitos electrónicos
tenerlos.
Los valores normalizados son 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.5, 1.6, 1.8, 2, 2.2, 2.4, 2.7, 3, 3.3, 3.6, 3,9, 4.3, 4.7, 5.1, 5.6, 6.2, 6.8, 7.5, 8.2
y
9.1
pág. 27
y
en
todos
sus
múltiplos.
MEDICION DE VARIABLES ELECTRICAS Y ELECTRONICAS
Estos valores son los que tienen las resistencias o resistores que se encuentran en el mercado en los almacenes o
distribuidores especializados y que se utilizan para toda clase de circuitos electrónicos. Así tenemos resistencias de
1KΩ, 10KΩ, 430KΩ, 82KΩ, 33Ω, etc.
Resistencias variables
Son aquellas resistencias cuyo valor en ohmios puede ser variado dentro de un rango ya sea de forma manual o mediante
algún estímulo externo tal como la luz, el calor, el sonido, el voltaje, etc.
Los potenciómetros
Los potenciómetros son resistencias variables ampliamente utilizados cuyo valor en ohmios se puede ajustar a voluntad
por medio de un eje o tomillo. En la figura podemos observar los principales tipos de potenciómetros empleados en estos
circuitos.
La aplicación más conocida de los potenciómetros la tenemos en los controles de volumen y tonos (altos y bajos) en los
aparatos de sonido, en los ecualizadores, en el control de brillo y contraste en los televisores y para fines especiales en
algunos
instrumentos
electrónicos.
Los potenciómetros se fabrican depositando una capa de carbón sobre una sección circular o rectangular de fibra o
material compacto y aislante. Un eje en el centro permite que un contacto móvil se deslice a través de la sección resistiva.
Tipos de potenciómetros
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MEDICION DE VARIABLES ELECTRICAS Y ELECTRONICAS
Según la variación del valor en ohmios, con respecto a la posición de su eje, un potenciómetro puede ser lineal, logarítmico
o antilogarítmico. Un potenciómetro lineal es aquel cuya variación es constante durante el giro del eje o cursor. Por
ejemplo, si se gira 15º la resistencia aumenta 1.000Ω, y si se gira 30º la resistencia aumenta 2.000Ω.
En un potenciómetro logarítmico o antilogarítmico no ocurre esto, se obtiene menos variación al principio y mayor variación
al final del giro. En la figura se pueden observar los diferentes comportamientos o curvas de resistencia.
Esta característica es muy importante en el comportamiento de los circuitos de amplificadores, filtros, ecualizadores y
otros.
Existe un tipo de potenciómetro que se fabrica especialmente para ser montado en los circuitos impresos. Estos
potenciómetros se utilizan para ajustar voltajes o corrientes en algunos circuitos y se mueven por medio de un
destornillador o herramienta de ajuste. Generalmente son llamados Trimmers.
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