Metrología y Trazabilidad
Trazabilidad: En la metrología o ciencia de las mediciones, la trazabilidad es la capacidad de relacionar los resultados de una medición individual a patrones nacionales o internacionales mediante una cadena ininterrumpida de comparaciones, llamada cadena de trazabilidad (estas comparaciones quedan registradas en certificados que aseguran la calidad).
Calidad de un Aparato de Medida
- Sensibilidad: Capacidad del instrumento para detectar pequeñas variaciones en la magnitud medida. Ejemplo: Un desplazamiento de 5 mm por cada 1 A indica una alta sensibilidad.
- Exactitud: Grado de concordancia entre el valor medido y el valor verdadero. Ejemplo: Un error de ±0,5% indica alta exactitud.
- Tolerancia: Margen dentro del cual se garantiza que el valor medido es confiable. Ejemplo: ±1 V en una escala de 100 V.
Medición de Resistencias y sus Características
La medición de resistencias consiste en determinar el valor de oposición al paso de la corriente eléctrica que presenta un componente o material. Este valor se expresa en ohmios y permite verificar si una resistencia cumple con el valor nominal indicado por el fabricante.
Características de la Medición:
- Se realiza sin tensión externa.
- Presenta alta precisión en resistencias bajas y medias.
- Factores como la temperatura, la humedad, el estado de los contactos y la longitud de los conductores pueden afectar la medición.
Tipos de Escalas en Aparatos Indicadores
- Escala lineal o uniforme: Se presenta cuando el par motor varía proporcionalmente a la magnitud medida y el par antagonista es proporcional a la desviación.
- Escala cuadrática: Ocurre cuando el par motor es proporcional al cuadrado de la magnitud que se mide y el par antagonista es proporcional a la desviación.
- Escala ensanchada: Se utiliza cuando un aparato de medida está destinado a medir sobrecargas; posee un campo de indicación de 0° a 50° y un campo de medida de 5° a 30°.
Tipos de Pares en un Aparato de Medida
- Mm (Par motor o par eléctrico): Su valor depende del valor de la magnitud a medir y tiende a mover los órganos móviles y las demás piezas del mecanismo de medición.
- Ma (Par antagonista): Está producido generalmente por un muelle en espiral y es proporcional al ángulo de desviación desde la posición inicial del elemento móvil.
- Mr (Par de rozamiento): Existe siempre un par de rozamiento debido a la fricción en los cojinetes del aparato y a la presencia de cuerpos extraños que frenan el movimiento del elemento móvil.
- Mam (Par amortiguador): La parte móvil del aparato de medida no alcanza inmediatamente su estabilidad durante el paso de un estado estabilizado a otro; este par ayuda a alcanzar dicha estabilidad.
- Mi (Par de inercia): Es debido a la inercia del sistema móvil, es decir, a la energía potencial almacenada por la parte móvil del aparato.
Clasificación de los Aparatos de Medida
- Aparatos indicadores: En los que una aguja señala, sobre una escala apropiada, la magnitud eléctrica a medir.
- Aparatos registradores: En los que se anota gráficamente el curso en el tiempo de la magnitud eléctrica correspondiente.
- Aparatos digitales: En los que la magnitud eléctrica a medir se indica en una pantalla en forma de un número decimal.
- Aparatos totalizadores: Indican la energía total suministrada durante cierto tiempo; se les denomina también aparatos contadores o simplemente contadores.
Patrones de Medida
- Patrones internacionales: Materialización oficial de una unidad, reconocida por tratados internacionales. Sirve como referencia global para todos los países.
- Patrones primarios: Realización más precisa y directa de una unidad, sin depender de otros patrones. Es la base de la trazabilidad nacional y suele estar en institutos metrológicos.
- Patrones secundarios: Patrón calibrado directamente con el primario. Transfiere la exactitud del primario a laboratorios y centros.
- Patrones de trabajo: Patrón usado en mediciones cotidianas o calibraciones rutinarias. Garantiza mediciones confiables en entornos operativos.
Tecnologías de Instrumentos de Medición
1. Aparatos Magnetoeléctricos
(Imán fijo y bobina móvil; imán móvil y bobina fija)
Características:
- La construcción de un aparato de este tipo es muy sencilla, ya que no hay necesidad de muelles ni de bobinas giratorias complejas.
- El escaso peso del sistema móvil hace que estos aparatos resulten muy resistentes a golpes y sacudidas.
- Gracias a las características anteriores y al empleo de materiales magnéticos modernos de elevada sensibilidad, sus aplicaciones crecen constantemente.
2. Aparatos Electromagnéticos
(Mononúcleo – Polinúcleo)
Características:
- Son de construcción muy sencilla y ofrecen gran seguridad de funcionamiento.
- Como la corriente a medir solamente circula por la bobina fija, pueden soportar sobrecargas muy elevadas: hasta unas 100 veces la corriente nominal durante algunos segundos.
- El consumo de potencia es de 0,5 a 1 VA, es decir, muy superior al de un aparato magnetoeléctrico.
- La ampliación a alcances superiores se realiza siempre a través de transformadores de medida; no es posible el empleo de shunts ni de resistencias adicionales debido al consumo relativamente elevado del sistema de medida de hierro móvil.
3. Aparatos Electrodinámicos
(Sin núcleo de hierro – Con núcleo de hierro)
Características:
- Gracias a su elevado par motor, se pueden construir también con eje horizontal, en forma de aparatos de cuadro y de aparatos portátiles muy resistentes.
- La cubierta de material ferromagnético constituye un excelente blindaje contra los campos magnéticos exteriores.
- Son utilizados para mediciones en las clases de precisión 0,5, 1 y 1,5.