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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRICA

CURSO: METROLOGIA ELECTRICA (L)

GRUPO HORARIO: 93G-01T

TEMA: MEDICION ANALOGICO – CALCULO DE ERRORES

PROFESOR: CALLE

INTEGRANTES:

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METROLOGIA ELECTRICA (L)

INDICE



OBJETIVOS ………………………………………………………………………………………………………….…..3



ANALISIS TEORICO ………………………………………………………………………………………….…….…3



METODOLOGIA ………………………………………………………………………………………………….…...5



RESULTADOS ……………………………………………………………………………………………………….….8



ANLISIS DE RESULTADOS …………………………………………………………………………………….…..8



CONCLUSIONES ……………………………………………………………………………………..……….…….…8



RECOMENDACIONES …………………………………………………..……………………………………….….9



BIBLIOGRAFIA …………………………………………………………………………………………….…………..9

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1) OBJETIVOS           

Observar que instrumentos son más viables que otros. Determinar numéricamente características de los instrumentos de medición tales como alcance, sensibilidad y exactitud. Reconocer fuentes de errores. Valorar la importancia de la acotación de errores en los procesos de medición. Determinar procedimientos de acotación de errores en mediciones indirectas Determinar las características de los parámetros precisos, exactitud, sensibilidad y discrepancia. Puntualizar las maneras de cómo contrastar un instrumento de medición. Reconocer los instrumentos que se utilizan en la institución. Determinar la función, ubicación y mantenimiento de los instrumentos analógicos. Realizar mediciones de parámetros eléctricos y verificar los errores cometidos. Identificar alguno de los instrumentos más conocidos y empleados en la industria eléctrica.

2) ANALISIS TEORICO MEDIDA Y ERROR Aquellas propiedades de la materia que son susceptibles de ser medidas se llaman magnitudes; son las propiedades que estudia la Física mediante el método científico. Medir una magnitud física es compararla con un valor de la misma que, por convenio, tomamos como patrón o unidad. Como resultado obtenemos el número de veces que esta unidad está contenida en nuestra magnitud, así que siempre tenemos que referirnos a esa unidad empleada, de lo contrario la medida no tiene sentido. ¿DE DONDE PROVIENEN LOS ERRORES? En una medición intervienen el experimentador, el patrón de medida (o un aparato calibrado) y el sistema físico del que se desea medir alguna magnitud. Las causas de error en las medidas son el experimentador y los aparatos de medida. 

ERRORES DEL EXPERIMENTADOR

Supongamos que el experimentador tiene suficiente habilidad para, antes de nada, que el experimento permita obtener la información que se busca y para preparar el dispositivo experimental correctamente. Además supondremos que sabe manejar correctamente los aparatos y leer sus escalas sin equivocarse ni en los valores ni en las unidades. En ese caso, los errores suelen provenir de las hipótesis que el experimentador hace, muchas veces inconscientemente sobre:

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1. Cómo es el sistema físico que estudia: por ejemplo, suponer que un alambre es un cilindro perfecto. 2. Cómo afecta el aparato de medida al sistema físico: por ejemplo, suponer que al medir la temperatura de un pequeño recipiente de agua con un termómetro, aquella no resultaría afectada por la temperatura inicial de éste. No hay una regla general para detectar y corregir estos tipos de errores. Como son más difíciles de detectar que de corregir, el experimentador deberá analizar en cada experimento las hipótesis implícitas en el método de medida que utiliza y verificar si son ciertas. 

ERRORES DE LOS APARATOS DE MEDIDA. CUALIDADES DE LOS APARATOS

Los aparatos de medida se caracterizan por las siguientes cualidades:  RESOLUCIÓN: Es la mínima división de la escala del aparato. Por ej.: L=1 mm. en una regla milimetrada. I=0.01 A en cierto amperímetro.  SENSIBILIDAD: Es el número de divisiones de la escala que recorre el indicador del aparato cuando la magnitud a medir varía en una unidad. Por ejemplo.: 1 mm –1 en la regla milimetrada. 100 A–1 en el amperímetro. En todos los aparatos existe una variación mínima de la magnitud que no es apreciada por el aparato y se denomina “umbral de sensibilidad”.  FIDELIDAD: Es la cualidad del aparato de dar el mismo resultado siempre que se mide la misma magnitud física en las mismas condiciones experimentales y distintas condiciones ambientales del aparato (temperatura, tensión de alimentación, ...)  PRECISIÓN: Es la característica que nos indica globalmente el error debido al umbral de sensibilidad y la falta de fidelidad del aparato. Se suele dar como un tanto por ciento del fondo de escala (F.E.). Por ejemplo: un amperímetro de precisión 2% del F.E. De todas estas características, la precisión es la que más completamente nos indica el error de la medida debido intrínsecamente al aparato, es decir, que no puede rebajarse salvo que midamos con un aparato más preciso.  EXACTITUD: Es la cualidad de un aparato que indica que es preciso y está bien calibrado. Sólo un aparato exacto permite medidas exactas, pero la exactitud de ambos está limitada por la precisión del aparato. El error más típico que afecta a la exactitud de los aparatos es el “error de cero”. Causado por un defecto de ajuste del

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aparato, este da una lectura distinta de cero cuando lo que mide vale cero. Es fácilmente corregible reajustando el aparato o corrigiendo numéricamente las lecturas en la cantidad en que difieren el cero real y el de la escala. 3) METODOLOGIA Es recomendable que las mediciones se realicen en forma directa y cuando no sea posible o por conveniencia realizar estas en forma indirecta. Diferentes métodos de medición pueden ser usados dependiendo de las características y propiedades del proceso que existan para ser medidas, y del tiempo disponible para ejecutar las mediciones. Los métodos de medición pueden clasificarse en:  Método estacionario: Cuando existen instruméntenos de medición permanente o fija.  Método manual: cuando se utilizan instrumentos de medición manuales portátiles. Independientemente de determinar el número y localización de instrumentación de instalación permanente, deben seleccionarse los instrumentos portátiles que pueden requerirse para el diagnóstico. En muchos casos, uno solo de stos puede económicamente sustituir a varios tipos instrumentos en diferentes localizaciones y puntos de medición de la misma índole. Algunas sugerencias para seleccionar equipos o sistemas de medición:  Determinar las mediciones físicas más apropiadas que serán base para calcular cada flujo de energía.  Seleccionar tentativamente los tipos de elementos primarios requeridos (transductores).  Decidir cómo se van a usar los resultados de cada evaluación de flujo de energía, como base del análisis, de la interpretación y de apoyos para diagnóstico.  Determinar cómo se presentaran y que acciones dependerán de su análisis 4) RESULTADOS MEDIDAS CIRCUITO RESISTIVO-CALCULO DE ERRORES V(teo)

R(teo)

A(teo)

V(med)

A(amp)

E(amp%)

E(tensión)%

E(resis)%

30 25 20 15 10

20 20 20 20 20

1.5 1.25 1 0.75 0.5

29.5 25.3 20.7 14.7 10.6

1.48 1.15 1.05 0.5 0.49

1.33 8.00 5 33.33 2.00

1.67 1.20 3.50 2.00 6.00

1.67 1.20 3.50 2.00 6.00

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V(teor)

R(teor)

A(teor)

V(medida)

A(amperios%)

E(amperios%)

E(tensión)%

E(resis)%

30 30 30 30 30

20 30 40 50 60

1.5 1 0.75 0.6 0.5

29.8 29.8 29.8 29.8 29.8

1.45 0.9 0.95 0.59 0.45

3.33 10.00 26.67 1.67 10.00

0.67 0.67 0.67 0.67 0.67

0.67 0.67 0.67 0.67 0.67

V(teor)

R(teor)

A(teor)

V(medida)

A(amperios%)

E(amperios%)

E(tensión)%

E(resis)%

30

20

1.5

25

1.35

10.00

16.67

16.67

25

30

0.83

24

0.41

50.80

4.00

4.00

20

40

0.5

19

0.5

2.00

5.00

5.00

5) ANALISIS DE RESULTADOS El método directo al igual que el indirecto es muy limitado con respecto a los alcances tanto del amperímetro como del voltímetro. No se puede medir más allá de lo que estos instrumentos permitan. En esta práctica se ha determinado el valor de una resistencia desconocida midiendo los valores de corriente a través de dicha resistencia cuando se fijan distintos valores de tensión entre sus bornes. Se ha obtenido el valor de la resistencia a través de dos métodos distintos, el de la media ponderada y el del ajuste lineal, resultando compatibles.

6) CUESTIONARIO 1. ¿Qué medidas de protección deben tomarse para protección de contactos directos? Para evitar los contactos directos debemos tomar en cuenta lo siguiente:     

La prevención física del contacto con las partes activas mediante barreras, aislamiento, imposibilidad de acceso, etc. Alejamiento de las partes activas de la instalación a una distancia tal del lugar donde las personas habitualmente se encuentran. Interposición de obstáculos que impidan todo contacto accidental con las partes activas de la instalación. Recubrimiento de las partes activas de la instalación por medio de un aislamiento apropiado.

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2. ¿Qué medidas de protección deben tomarse para protección de contactos indirectos? Existen 2 clases: CLASE A (PASIVOS). Hacen que los contactos no sean peligrosos o impiden los contactos simultáneos entre masa y elementos conductores que puedan tener diferencia de potenciales peligrosas.     

Separación de circuitos (consiste en separar circuitos de alimentación y utilización mediante un transformador). Empleo de pequeñas tensiones de seguridad (24v en locales húmedos o mojados y 50v en locales secos y no conductores). Recubrimiento de masa con aislamiento de protección. Inaccesibilidad simultanea de elementos conductores y masas. Conexiones equipotenciales.

CLASE B (ACTIVOS). Evitan la permanencia de una tensión de defecto peligrosa.  Puesta a tierra de las masas, asociadas al corte o apertura automática del circuito mediante dispositivos de protección, de forma que la tensión sea eliminada en un tiempo suficientemente corto. 3. Investigue acerca del principio de funcionamiento de los relés diferenciales, sus usos y formas de instalación, calibración, hable acerca de la sensibilidad del dispositivo. Muestre en un diagrama, un ejemplo de cómo instalaría este dispositivo.

Principio de funcionamiento El empleo de los relés diferenciales o interruptores diferenciales está pensado básicamente para instalaciones con régimen de neutro TT o, con ciertas condiciones, el régimen TN. La detección de la corriente diferencial se realiza mediante un transformador de corriente, generalmente con núcleo toroidal de baja dispersión y alta sensibilidad. A través del hueco del núcleo, se hacen pasar todos los conductores activos, según se muestra en el esquema 1.

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Esquema 1. Principio de funcionamiento de un interruptor diferencial.

Si la suma de las corrientes de todos los conductores activos (fases y neutro) es cero, el flujo creado en el transformador será nulo y, por tanto, la señal que éste dará en el secundario será también nula. Esto significa que las corrientes que entran por alguno de los conductores activos retornan por otro conductor activo, de forma que la suma es cero en todo momento y no hay retorno de corriente por otros caminos, es decir, no hay fuga. En caso de fuga, la suma de corrientes en los conductores activos no es cero, debido a la corriente de fuga que retorna por la tierra. Esto causará una tensión en el secundario del transformador diferencial, que debidamente amplificada y tratada hace disparar el relé diferencial y éste a su vez activa el dispositivo de corte. SENSIBILIDAD La norma IEC 61008-1 especifica que los interruptores diferenciales deben disparar cuando el valor de la corriente de defecto atierra está entre el 50% y el 100% del valor de la sensibilidad (𝐼∆𝑛 ) seleccionada. Esto implica que a partir del 50% ya se puede realizar el disparo del interruptor diferencial. Las instalaciones eléctricas han evolucionado de tal forma que este ajuste de protección nos produce grandes problemas, ya que es demasiado bajo. La protección diferencial electrónica determina el disparo cercano al 100% de 𝐼∆𝑛 .Por lo tanto tenemos menos riesgos de disparo y menos cortes de suministro de la instalación cuando la corriente de defecto es menor que la 𝐼∆𝑛 . Observamos en los gráficos que para una igual evolución de corriente de defecto a tierra en una misma instalación el comportamiento del interruptor diferencial es diferente, aunque el nivel de sensibilidad de 𝐼∆𝑛 es la misma para los dos casos. Éste ajuste de 𝐼∆𝑛 nos permite poder concentrar más cargas, que incorporen condensadores a tierra, en una misma línea a proteger. Como por ejemplo una instalación informática: cada equipo deriva una corriente 𝐼𝑓𝑢𝑔𝑎 , de 2mA atraves de los condensadores de filtro EMI que

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incorporan a una sensibilidad ( 𝐼∆𝑛 ) de 30mA, con los interruptores diferenciales electromecánicos podemos instalar 7 ordenadores, mientras que con los electrónicos podemos instalar 12.

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4. Investigue acerca de los equipos de protección personal que todo personal que trabaja con la electricidad debe utilizar. Determine cuáles serían los niveles de aislamiento de estos dispositivos.

EQUIPOS DE PROTECCION PERSONAL Los EPP comprenden todos aquellos dispositivos, accesorios y vestimentas de diversos diseños que emplea el trabajador para protegerse contra posibles lesiones. 

- Los equipos de protección personal (EPP) constituyen uno de los conceptos más básicos en cuanto a la seguridad en el lugar de trabajo y son necesarios cuando los peligros no han podido ser eliminados por completo o controlados por otros medios como por ejemplo: Controles de Ingeniería. La Ley 16.744 sobre Accidentes del Trabajo y Enfermedades Profesionales, en su Articulo nº 68 establece que: “las empresas deberán proporcionar a sus trabajadores, los equipos e implementos de protección necesarios, no pudiendo en caso alguno cobrarles su valor”.



Requisitos de un E.P.P.     

Proporcionar máximo confort y su peso debe ser el mínimo compatible con la eficiencia en la protección. No debe restringir los movimientos del trabajador. Debe ser durable y de ser posible el mantenimiento debe hacerse en la empresa. Debe ser construido de acuerdo con las normas de construcción. Debe tener una apariencia atractiva.

Clasificación de los E.P.P. 1. Protección a la Cabeza (cráneo). 2. Protección de Ojos y Cara. 3. Protección a los Oídos. 4. Protección de las Vías Respiratorias. 5. Protección de Manos y Brazos. 6. Protección de Pies y Piernas. 7. Cinturones de Seguridad para trabajo en Altura. 8. Ropa de Trabajo.

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Protección a la Cabeza.     

Los elementos de protección a la cabeza, básicamente se reducen a los cascos de seguridad. Los cascos de seguridad proveen protección contra casos de impactos y penetración de objetos que caen sobre la cabeza. Los cascos de seguridad también pueden proteger contra choques eléctricos y quemaduras. El casco protector no se debe caer de la cabeza durante las actividades de trabajo, para evitar esto puede usarse una correa sujetada a la quijada. Es necesario inspeccionarlo periódicamente para detectar rajaduras o daño que pueden reducir el grado de protección ofrecido.

Protección de Ojos y Cara. 



 

Todos los trabajadores que ejecuten cualquier operación que pueda poner en peligro sus ojos, dispondrán de protección apropiada para estos órganos. Los anteojos protectores para trabajadores ocupados en operaciones que requieran empleo de sustancias químicas corrosivas o similares, serán fabricados de material blando que se ajuste a la cara, resistente al ataque de dichas sustancias. Para casos de desprendimiento de partículas deben usarse lentes con lunas resistentes a impactos. Para casos de radiación infrarroja deben usarse pantallas protectoras provistas de filtro.

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También pueden usarse caretas transparentes para proteger la cara contra impactos de partículas.

Protección de los Oídos.    

Cuando el nivel del ruido exceda los 85 decibeles, punto que es considerado como límite superior para la audición normal, es necesario dotar de protección auditiva al trabajador. Los protectores auditivos, pueden ser: tapones de caucho u orejeras (auriculares). Tapones, son elementos que se insertan en el conducto auditivo externo y permanecen en posición sin ningún dispositivo especial de sujeción. Orejeras, son elementos semiesféricos de plástico, rellenos con absorbentes de ruido (material poroso), los cuales se sostienen por una banda de sujeción alrededor de la cabeza.

Protección Respiratoria. - Ningún respirador es capaz de evitar el ingreso de todos los contaminantes del aire a la zona de respiración del usuario. Los respiradores ayudan a proteger contra determinados contaminantes presentes en el aire, reduciendo las concentraciones en la zona de respiración por debajo del TLV u otros niveles de exposición recomendados. El uso inadecuado del respirador puede ocasionar una sobre exposición a los contaminantes provocando enfermedades o muerte. Protección de Manos y Brazos. 

 





Los guantes que se doten a los trabajadores, serán seleccionados de acuerdo a los riesgos a los cuales el usuario este expuesto y a la necesidad de movimiento libre de los dedos. Los guantes deben ser de la talla apropiada y mantenerse en buenas condiciones. No deben usarse guantes para trabajar con o cerca de maquinaria en movimiento o giratoria. Los guantes que se encuentran rotos, rasgados o impregnados con materiales químicos no deben ser utilizados. Para la manipulación de materiales ásperos o con bordes filosos se recomienda el uso de guantes

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de cuero o lona. Para revisar trabajos de soldadura o fundición donde haya el riesgo de quemaduras con material incandescente se recomienda el uso de guantes y mangas resistentes al calor. Para trabajos eléctricos se deben usar guantes de material aislante. Para manipular sustancias químicas se recomienda el uso de guantes largos de hule o de neopreno.

Protección de Pies y Piernas. - El calzado de seguridad debe proteger el pie de los trabajadores contra humedad y sustancias calientes, contra superficies ásperas, contra pisadas sobre objetos filosos y agudos y contra caída de objetos, así mismo debe proteger contra el riesgo eléctrico. Tipos de calzado. 

   

Para trabajos donde haya riesgo de caída de objetos contundentes tales como lingotes de metal, planchas, etc., debe dotarse de calzado de cuero con puntera de metal. Para trabajos eléctricos el calzado debe ser de cuero sin ninguna parte metálica, la suela debe ser de un material aislante. Para trabajos en medios húmedos se usarán botas de goma con suela antideslizante. Para trabajos con metales fundidos o líquidos calientes el calzado se ajustará al pie y al tobillo para evitar el ingreso de dichos materiales por las ranuras. Para proteger las piernas contra la salpicadura de metales fundidos se dotará de polainas de seguridad, las cuales deben ser resistentes al calor.

Cinturones de seguridad para trabajo en altura.   

Son elementos de protección que se utilizan en trabajos efectuados en altura, para evitar caídas del trabajador. Para efectuar trabajos a más de 1.8 metros de altura del nivel del piso se debe dotar al trabajador de: Cinturón o Arnés de Seguridad enganchados a una línea de vida.

Ropa Protectora. - Es la ropa especial que debe usarse como protección contra ciertos riesgos específicos y en especial contra la manipulación de sustancias cáusticas o corrosivas y que no protegen la ropa ordinaria de trabajo. Tipo de ropa protectora.

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Los vestidos protectores y capuchones para los trabajadores expuestos a sustancias corrosivas u otras sustancias dañinas serán de caucho o goma. Para trabajos de función se dotan de trajes o mandiles de asbesto y últimamente se usan trajes de algodón aluminizado que refracta el calor. -Para trabajos en equipos que emiten radiación (rayos x), se utilizan mandiles de plomo.

7. Suponga que juan está trabajando en el techo de casa móvil con un taladro de mano.es temprano, juan esta descalzo, y el roció cubre su casa móvil. la terminal de tierra en la clavija del taladro ha sido retirada.

Datos: Resistencia de contacto 𝑅𝑆𝐶1 = 𝑅𝑆𝐶2 = 150Ω Para situaciones húmedas, la resistencia del cuerpo 𝑅𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 = 400Ω Resistencia de la casa móvil 𝑅𝐶𝑀 = 50Ω Resistencia de la tierra de la casa móvil 𝑅𝐺𝑁𝐷 = 1Ω Considerando una tensión de la red 𝑉 = 220 𝑣𝑜𝑙𝑡 La corriente atraviesa a la persona es: 𝐼=

𝑉 𝑅𝑆𝐶1 + 𝑅𝑆𝐶2 +𝑅𝑐𝑢𝑒𝑟𝑝𝑜 + 𝑅𝐶𝑀 + 𝑅𝐺𝑁𝐷 𝐼=

220 150 + 150 + 400 + 50 + 1

𝐼=

220 751

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𝐼 = 293 𝑚𝐴 a) ¿Recibirá el hombre una descarga eléctrica si la línea eléctrica “caliente” se pone en corto con el chasis del taladro? Si. Porque el corto circuito producirá una corriente que le afectara directamente a la persona ya que el circuito no cuenta con protección a tierra. b) ¿Se abrirá el fusible de 30 A en esta situación? ¿Por qué? No, porque la corriente no excede la capacidad del fusible por ello este no desconecta el circuito. c) ¿Cuánto de corriente pasa por Juan? (mA) ¿Esta corriente seria peligrosa para Juan? 293 miliamperios, si esta corriente sería muy peligrosa, las corrientes arriban de los 80 miliamperios producen efectos de fibrilación ventricular al cabo de 0,1 s y sus consecuencias son el paro cardiaco y la muerte. d) ¿Se le solicita instalar un interruptor diferencial, que valor de sensibilidad escogería? Escogería un interruptor diferencial con un valor de sensibilidad de 30mA 7) CONCLUSIONES   

Concluimos en que la seguridad eléctrica es muy importante para poder evitar posibles daños personales y/o materiales perjudiciales e irreversibles. En trabajos de campo usando electricidad con condiciones de humedad, es preferible usar equipos de protección personal ya sea zapatos y guantes, ya que nos evitaran posibles riesgos de choques eléctricos. Tener siempre en cuenta las especificaciones y rangos de operación de algunos equipos eléctricos para así evitar un posible accidente

8) RECOMENDACIONES 



Hay otros errores que afectan circunstancialmente a un aparato, pero que pueden corregirse mediante calibrado, es decir, ajustándolos para que den medidas correctas o corrigiendo sus escalas tras una confrontación con un patrón o un aparato más preciso. Debido a esta circunstancia, es necesario definir otra cualidad. Tener siempre en cuenta las especificaciones y rangos de operación de algunos equipos eléctricos para así evitar un posible accidente.

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BIBLIOGRAFIA   

http://www.estrucplan.com.ar/Articulos/verarticulo.asp?IDArticulo=52 http://training.itcilo.it/actrav_cdrom2/es/osh/forma1/mod1-iv.htm http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Fiche ros/301a400/ntp_400.pdf

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