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• Michael Huamán Torrejón

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL DE INGENIERIA MECÁNICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA

“MEDICIONES ELÉCTRICAS, RESISTENCIA, AISLAMIENTO, CONTINUIDAD” Ing. Fidel RIOS NORIEGA

NUEVO CHIMBOTE - PERÚ 2016

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CIRCUITOS ELECTRICOS – 2017 - I

Ing. FIDEL RIOS NORIEGA Ing. GIOVENE PERES CAMPOMANES

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INTEGRANTES:    

CABANILLAS CASTILLEJO LUIS CENIZARIO RAMOS JORDAN BREILY HUAMAN TORREJON DAVID MICHAEL SANCHEZ ESPINOZA SAUL

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CONTENIDO I.

TITULO: ........................................................................................................................................... 3

II.

OBJETIVOS: ................................................................................................................................ 4

III.

FUNDAMENTO TEORICO: ...................................................................................................... 4

MEDICIONES ELÉCTRICAS .............................................................................................................. 4 RESISTENCIA ...................................................................................................................................... 5 AISLAMIENTO ELECTRICO .............................................................................................................. 6 CONTINUIDAD ELECTRICA ............................................................................................................. 7 IV.

MATERIALES: ............................................................................................................................ 7

PROTOBOARD ..................................................................................................................................... 7 MULTITESTER..................................................................................................................................... 7 RESISTENCIAS .................................................................................................................................... 8 LED ........................................................................................................................................................ 8 FUSIBLE ................................................................................................................................................ 8 INTERRUPTOR .................................................................................................................................... 8 V.

PROCEDIMIENTO:........................................................................................................................ 8

VI.

CALCULOS Y RESULTADOS:............................................................................................... 10

VII.

CONCLUSIONES: ..................................................................................................................... 13

VIII. IX.

RECOMENDACIONES: ....................................................................................................... 13 BIBLIOGRAFIA: ....................................................................................................................... 14

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I.

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TITULO:

“MEDICIONES ELÉCTRICAS, RESISTENCIA, AISLAMIENTO, CONTINUIDAD”

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II. OBJETIVOS: Esta experiencia pretende capacitar al estudiante, en el reconocimiento de elementos resistivos, conductores y aislantes; así como la metodología de las mediciones eléctricas en las diversas experiencias y aplicaciones prácticas. Uso del multitester en pruebas de continuidad, aislamiento y resistencia.

III. FUNDAMENTO TEORICO: MEDICIONES ELÉCTRICAS 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; conectado en el propio circuito eléctrico. El ampere como unidad de medida se utiliza fundamentalmente, para medir la corriente que circula por circuitos eléctricos de fuerza en la industria, o en las redes eléctricas doméstica, mientras que los submúltiplos se emplean mayormente para medir corrientes de poca intensidad que circulan por los circuitos electrónicos. En la práctica, los dos tipos de corrientes eléctricas más comunes son: corriente directa (CD) y corriente alterna (CA). La corriente directa circula siempre en un solo sentido, es decir, del polo negativo al positivo de la fuente de fuerza electromotriz (FEM) que la suministra. Esa corriente mantiene siempre fija su polaridad, como es el caso de las pilas, dinamos y baterías. Figura1: Se muestra a la corriente directa y la corriente alterna.

El Sistema Internacional de Medidas (SI) estableció oficialmente como “AMPERE” el nombre para designar la unidad de medida del amperaje o intensidad de la corriente eléctrica. El ampere recibe el nombre en honor al físico y matemático francés ANDRÉ MARIE AMPERE (1775-1836), quien demostró que la corriente eléctrica, al circular a través de un conductor producía un campo magnético a su alrededor; también formulo la denominada “ley de ampere”.

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RESISTENCIA Una resistencia es un elemento pasivo que disipa energía en forma de calor según la ley de Joule. La diferencia de potencial de un elemento resistivo puro es proporcional a la intensidad de corriente que circula por él. La constante de proporcionalidad R se llama resistencia eléctrica del elemento (EDMINISTER, 1965) Matemáticamente esta expresada:

Dónde: V: voltaje

𝑉 = 𝐼𝑅 ……………….(1) I: corriente R: resistencia

Se denomina resistencia equivalente a la asociación respecto de dos puntos, a Aquella que conectada a la misma diferencia de potencial, demanda la misma intensidad. Dos o más resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente. Dos o más resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas las resistencias tienen la misma tensión o voltaje.

Figura2: resistencia de 4 bandas. Los materiales en general poseen el comportamiento característico de oponer resistencia al flujo de la carga eléctrica. Esta propiedad física, o capacidad para resistir a la corriente, se conoce como resistencia R; lo cual esta depende del área “A” de su sección transversal y de su longitud “L”. (CHARLES, 2013) Se puede representar la resistencia (medida en el laboratorio), en forma matemática, como: 𝐿

R= ρ …………….. (2) 𝐴

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AISLAMIENTO ELECTRICO Este se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de electricidad. Un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que alberga y lo mantiene en su desplazamiento a lo largo del conductor; este es el aislante. Este es un material con escasa capacidad de conducción de la electricidad, utilizado para separar conductores eléctricos evitando un cortocircuito y para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas eléctricos que de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensión pueden producir una descarga. El comportamiento de los aislantes se debe a la barrera de potencial que se establece entre las bandas de valencia y conducción que dificulta la existencia de electrones libres capaces de conducir la electricidad a través del material. El aislante perfecto para las instalaciones eléctricas sería un material absolutamente no conductor, pero ese material no existe, los más buenos conductores tienen muchos electrones libres que pueden transportar la corriente; los buenos aislantes apenas poseen estos electrones. Algunos materiales aislantes eléctricos:

-

Siliconas Aceites Elastómeros Polímeros

- Materiales cerámicos - Materiales a base de mica - Lubricantes

Figura3: un conductor eléctricamente aislado.

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CONTINUIDAD ELECTRICA Es la forma de conducir corriente eléctrica caracterizado por una resistencia R. Si R = 0 Ω: el sistema es un conductor perfecto. Si R es infinito: el sistema es un aislante perfecto. Cuanto menor es la resistencia de un sistema, mejor es su continuidad eléctrica. Para hacer una medición de continuidad eléctrica con un multímetro se instala de un punto a otro; es decir, si la corriente eléctrica pasa fácilmente de un punto a otro de la instalación, entonces hay continuidad. Esta prueba de continuidad se puede realizar en un aparato electrodoméstico que se encuentra en corto circuito o en cualquier otro elemento de instalación eléctrica residencial; si el multímetro indica un valor en ohm, entonces se concluye que la continuidad eléctrica es efectiva.

Figura4: multímetro para probar la continuidad eléctrica en el flujo eléctrico.

IV. MATERIALES: PROTOBOARD Es una placa con orificios que se encuentran conectados eléctricamente entre sí de manera interna, habitualmente siguiendo patrones de líneas, en el cual se pueden insertar componentes electrónicos y cables para el armado de circuitos electrónicos. Está hecho de dos materiales, un aislante, generalmente un plástico, y un conductor que conecta los diversos orificios entre sí. Uno de sus usos principales es la creación y comprobación de prototipos de circuitos electrónicos antes de llegar a la impresión mecánica del circuito en sistemas de producción comercial.

MULTITESTER Es un aparato que se basa en la utilización de un instrumento de medida, un galvanómetro muy sensible que se emplea para todas las determinaciones. Para poder medir cada una de las magnitudes eléctricas, el galvanómetro se debe completar con un determinado circuito eléctrico que dependerá también de dos características del galvanómetro: la resistencia interna (R) y la inversa de la sensibilidad. Esta última es la intensidad que aplicada directamente a los bornes del galvanómetro, hace que la aguja llegue al fondo de escala. Página | 7

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RESISTENCIAS Una resistencia es un elemento pasivo que disipa energía en forma de calor según la ley de Joule.

LED Son emisores de luz, comúnmente en colores rojo amarillo y azul. Son de muy fácil uso cuando se quiere probar la continuidad del fluido eléctrico en un conductor.

FUSIBLE Es un componente eléctrico que esta hecho de un material conductor, si principal uso es para cuando la corriente es muy excesiva, colocándolo en un punto del circuito eléctrico. Este se fundirá por el efecto joule en caso de un corto circuito.

INTERRUPTOR Es un dispositivo que abre y cierra paso al fluido eléctrico; puede ser manual o automático.

V.

PROCEDIMIENTO:

5.1) Preparamos el Multímetro, y preparamos nuestras 3 resistencias a medir

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5.2) Medimos nuestra resistencia 1 (R1), resistencia 2 (R2) y resistencia 3 (R3):

(R1)

(R2)

(R3) 5.3) Verificamos la continuidad de un fusible, teniendo en cuenta que debemos seleccionar el modo “continuidad”

+ 5.4) Verificamos la continuidad del LED

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5.5) Verificamos la continuidad del interruptor cerrado

5.6) Verificamos la continuidad del interruptor abierto

VI. CALCULOS Y RESULTADOS: En esta práctica de laboratorio se obtiene los siguientes resultados: Medimos las resistencias dadas e identificamos los respectivos valores de cada una de la resistencia con el multitester y con un cálculo teórico:

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Dónde: 𝑅𝑠 = 𝑅1 + 𝑅2 + 𝑅3 + ⋯ 𝑅𝑛 1 1 1 1 1 = + + +⋯ 𝑅𝑝 𝑅1 𝑅2 𝑅3 𝑅𝑛 Tabla1. (Cálculo de las resistencias) Resistencias:

Valor Teórico según código de colores:

Resistencia A

Verde, negro, rojo, dorado: 5 0 *100 ±5% = 50000 ±5% Ω

Resistencia B

Rojo, rojo, marrón, dorado: 2 2 *10 ±5% = 220 ± 5%Ω Azul, gris, negro, rojo, marrón: 6 8 0 *100 ±1% = 680000±1%Ω

Resistencia C

Comprobamos que teóricamente tiene que arrojar un valor aproximado al calculado por el multitester.

Observaciones:

Tabla N° 2. Calculo de las resistencias tomadas en el laboratorio. Resistencias

Medición teórica

Medición Practico Multitester

Observaciones

Resistencia A 5000 ± 5% = 4.95𝑘𝛺

4.95𝑘𝛺

hay una variación de error de 1%

220 ± 5% = 218.4 𝛺

218.4𝛺

hay una variación de error de 0.73%

680𝑥102 ± 1% = 67.4𝑘𝛺

67.4𝑘𝛺

hay una variación de error de 0.88%

Resistencia B

Resistencia C

No se pudo calculo Resistencia espiral

No se calculo

Se puedo realizar con éxito porque estuvo en mal estado.

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estuvo en mal estado e hiso difícil calcular

estuvo en mal estado e hiso difícil calcular

estuvo en mal estado e hiso difícil calcular

No hay continuidad mal estado

No hay continuidad mal estado

No hay continuidad mal estado

𝑑𝑒 29𝛺 Se encuentra con falla.

la tolerancia varia de 0𝛺 a 5𝛺

el estado del temporizador fue mala

Llave termo magnética

Fusible

Temporizador

3.3𝛺 ± 5%

3.5𝛺

hay una variación de error de 0.15%

Resistencia Cerámica

Tabla Nº 3. Valor teórico y práctico de cada una de las resistencias trabajadas. Identificación

Valor Teórico (Ω)

Valor Practico (Ω)

Error de Medición

Resistencia “A”

5000

4950

50

Resistencia “B”

220

218.4

1.6

Resistencia “C”

68000

67400

600

Tabla N° 4. Calculo de las resistencias con respecto a lo teórico Resistencias

Utilizando un Multitester y protoboard

R en Serie

R en Paralelo

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Rt = RA + RB + RC R-A R-B R-C

Rt = 72568.4 Ohm

Valor de R en serie: Rt = RA + RB + RC

Rt = 1/RA + 1/RB + 1/RC Rt = 210 Ohm

Rt = 1/RA + 1/RB + 1/RC

Rt = 73220Ohm

Rt = 208.1Ohm

VII. CONCLUSIONES:  En primer lugar, se ha practicado el uso del voltímetro y del protoboard, que es algo muy importante y que seguirá siendo provechoso en nuevas prácticas que se realicen en el futuro.  También se aprendió a hacer mediciones de voltajes, resistencias y corrientes eléctricas y a establecer relaciones entre estos valores en base al tipo de conexión con la que se esté trabajando, que puede ser en serie, paralelo y serie paralelo.  Un aprendizaje muy valioso que se obtuvo utilizando el protoboard de esta práctica es también el armar circuitos en los tres tipos de conexión ya mencionados. De la misma forma se aplicaron las propiedades que fueron comprobadas, como por ejemplo que la corriente es la misma en cualquier elemento conectado en serie, o que el voltaje es el mismo en cualquier elemento conectado en paralelo  En conclusión, utilizando el protoboard es una herramienta rápida y segura para calcular resistencias. Ya sea para medir la resistencia total de un circuito en serie o en paralelo, el Protoboard, supone ser un objeto de gran ayuda para trabajar este objetivo y cumple con las expectativas de nuestro objetivo general y específicos.  A la hora de utilizar la herramienta del protoboard que sirve para el montaje de circuitos, pero hay que tener en cuenta las partes donde no se presenta continuidad y además hay que tener cuidado al momento de utilizarlo porque no podremos implementar circuitos con niveles de voltaje y corriente altos.

VIII. RECOMENDACIONES: Página | 13

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 Se debe verificar que el multitester no presente defectos para tomar buenos datos.  Tener en cuenta los elementos que presentar polaridad, como el caso del LED.  Aunque en esta práctica no contamos con una mesa de trabajo amplia, los equipos deben ser manipulados de tal manera que no se caigan dañándose.

IX. BIBLIOGRAFIA: o CHARLES, S. (2013). Fundamentos de Circuitos Eléctricos. EE.UU: MC GRAW HILL. o EDMINISTER, J. ( 1965). Circuitos Eléctricos. Akrom: MC GRAW HILL. o LEYVA, Humberto. Electrostática y Magnetismo. 3º ed. ED Moshera. 2003. o http://www.legrand.cl/catalogos/nuevos/cablofil/files/assets/common/downloads/page0 010.pdf

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