Viendo la relevancia que tiene hoy en día la energía eléctrica en cualquier país con un desarrollo tecnológico considerable, se comprende facilmente la necesidad de tener una información actualizada de todas las magnitudes intervinientes en cualquier instalación o elemento eléctrico.

Entonces, se puede comprender lo fundamental que resulta el disponer de aparatos de medida eléctricos para llevar a cabo esta solicitud de información, además de conocer las técnicas y procedimientos más adecuados para cada medición.

La REBT en los artículos 18 y 20 definen la necesidad de realizar verificaciones previas a la puesta en servicio e inspecciones de las instalaciones eléctricas durante su mantenimiento. Esta obligatoriedad surge de la necesidad de comprobar si las instalaciones cumplen con las exigencias normativas, por seguridad de estas y de sus usuarios.

Debemos entender por verificacion de una instalación eléctrica, el conjunto de operaciones necesarias mediante las cuales se asegura el cumplimiento de todas las prescripciones normativas.

¿Qué debemos medir?, ¿por qué debemos medirlo?, ¿Quién debe tomar la medida?, ¿Cuándo debemos realizarla? y ¿Cómo debemos realizarse?

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Seguro que has visto muchos equipos de medida eléctricos, pero ¿sabes cuáles son sus principios de funcionamiento?.

Los aparatos de medida pueden ser analógicos y digitales.

Analógicos. Indican la medida mediante una aguja que se mueve en función de la magnitud que se está midiendo. Esta aguja indica sobre una escala el valor medido. La escala puede estar graduada de forma uniforme o no, también puede ser una escala logarítmica. Según el mecanismo que mueve la aguja nos podemos encontrar:

• Instrumentos de bobina móvil. Su funcionamiento está basado en el desplazamiento una aguja que está fijada a una bobina móvil por la que circula la corriente eléctrica que se quiere medir, esta bobina genera un campo magnético al pasar la corriente por ella. Además de la bobina móvil hay un imán permanente que crea un campo magnético que interactua con el generado por la bobina móvil, apareciendo una fuerza que hace que se desplace la bobina móvil.La bobina móvil gira entorno a un eje y vuelve a su posición de reposo gracias a un muelle que se opone a la fuerza creada por la corriente y los campos magnéticos. Se suelen utilizar para corrientes continuas.

• Instrumentos de hierro móvil. En este caso la bobina por la que circula la corriente está fija y la aguja esta fijada a un hierro sujeto a un eje. Cuando circula corriente por la bobina crea un campo magnético que magnetiza al hierro móvil y a otro hierro situado sobre la bobina, como se magnetizan con la misma polaridad, entre ellos aparecen fuerzas de repulsión que hacen moverse la aguja, cuando desaparece la corriente; un muelle hace volver a la aguja a la posición de reposo. Se suele utilizar para corriente continua y para alterna.

• Instrumentos electrodinámicos. Su funcionamiento es parecido al de la bobina móvil, con la diferencia que ahora el campo magnético fijo se sustituye por un campo magnético generado por otra bobina. Como puedes entender se utilizará cuando la magnitud a medir depende de dos variables, como es el caso de la potencia. Se puede utilizar tanto en corriente continua como en alterna.
• Instrumentos de inducción. Están constituidos, como en el caso anterior, por dos bobinas colocadas de tal forma que el campo magnético resultante genera unas corrientes sobre un disco de aluminio. Esas corrientes en presencia del campo magnético hacen que aparezcan unas fuerzas que hacen girar el disco. A ese movimiento giratorio se le asocian unos mecanismos para contar las vueltas que da el disco. Se suele utilizar en los contadores de energía eléctrica.

Digitales. El funcionamiento de estos equipos se basa en convertir la señal analógica a un valor digital mediante un circuito electrónico llamado convertidor analógico-digital, determinar el valor e indicar posteriormente el valor resultante en una pantalla.

La tendencia es a utilizar equipos digitales, cada vez mas sofisticados, sobretodo cuando se trata de equipos portátiles. En los siguientes apartados conocerás los equipos digitales más importantes:

• El polímetro.
• El equipo multifunción avanzado
• El oscilocopio.
• El analizador de redes.

El polimetro

Es el equipo portátil más difundido para medidas eléctricas, ¿sabes cómo se debe utilizar? Y ¿qué magnitudes se pueden medir con él?

El polímetro o multímetro, es un instrumento de medida eléctrica portátil que permite medir distintas magnitudes seleccionando en el conmutador, que llevan incorporado, la magnitud elegida y utilizando las entradas y escalas adecuadas. Actualmente la mayoría son digitales, aunque todavía nos los podemos encontrar analógicos, estos últimos no disponen de todas las funciones que suelen incorporar los digitales.

Originalmente surgió para medir valores de tensiones, corrientes y resistencias, las dos primeras tanto en corriente continua como en corriente alterna. Los nuevos polímetros además de las tres magnitudes citadas, permiten medir entre otras la siguientes:

Continuidad eléctrica, que es igual que medir la resistencia, pero suelen avisar con un zumbido que resulta muy útil al ser más rápido y no tener que mirar la pantalla.

• Capacidad de los condensadores.
• Frecuencia de las señales eléctricas.
• Ganancia de los transistores.
• Algunos permiten medir incluso temperatura, que en determinadas circunstancias puede ser muy útil.

Pinzas amperimétricas.

Se puede incluir entre los polímetros, porque aunque su uso fundamental es poder medir la corriente eléctrica sin tener que abrir el circuito, como verás más adelante cuando estudies cómo se miden las corrientes, vienen preparadas para poder medir también, tensiones, resistencias, ..., como un polímetro normal.

Su característica fundamental es que, cuando se miden corrientes por ella, es suficiente con pasar el conductor por el interior de las pinzas, la corriente que pasa por el conductor, genera un campo magnético que es detectado por la pinza y convertido a una corriente proporcional que es la que mide el aparato.

Seguridad en las medidas con polímetros.

Cuando se usa el polímetro antes de tomar la medida debemos comprobar, por motivos de seguridad y para que el polímetro nos dure el mayor tiempo posible, que hemos seleccionado correctamente la magnitud que vamos a medir y la escala. De no ser así, por ejemplo, podríamos estar midiendo tensiones con el polímetro conectado en corriente y destrozar el equipo provocando un accidente en el peor de los casos.

Seguro que has oído hablar del oscilocopio, pero ¿Sabes que tipo de magnitudes se pueden medir en él? Y ¿Por qué tiene tantos mandos?

El osciloscopio es un equipo de medida electrónico que dibuja la tensión de entrada en función del tiempo en una pantalla cuadriculada, con un eje que la divide en cuatro partes iguales y, normalmente, de diez divisiones horizontales y ocho divisiones verticales. Por ello de entrada, las magnitudes fundamentales que podemos medir serán la tensión y la frecuencia.

De entre todos los controles del osciloscopio, hay dos fundamentales para conocer el valor de la señal:

• Conmutador del eje horizontal. Establece el tiempo que dura cada división horizontal.
• Conmutador del eje vertical. Establece el valor de la tensión de cada división vertical.

Si estamos midiendo una señal alterna senoidal, y hemos conseguido fijarla en los ejes de la pantalla del osciloscopio, podremos ver la tensión máxima de la señal y su valor se obtendrá multiplicando el número de divisiones verticales por el valor que indica el conmutador vertical. El periodo que dura un ciclo se obtendrá multiplicando el número de divisiones horizontales por el valor que indica el conmutador horizontal. El valor eficaz de la tensión senoidal será, como ya conoces, el valor máximo dividido entre raíz de dos y la frecuencia será la inversa del periodo.

Para conseguir centrar la señal que queremos medir sobre los ejes del osciloscopio, además de los dos mandos anteriores nos encontramos fundamentalmente con los siguientes:

• Intensidad y enfoque. Estos dos mandos son para ver correctamente la señal, lo más fina posible.
• Continua / alterna / tierra: Conmutador que en continua deja pasar toda la señal de entrada, en alterna solamente la corriente alterna y en tierra nos permite situar en la pantalla el nivel de referencia de cero voltios para la señal.
• Posición horizontal y posición vertical. Se utilizan estos dos mandos para situar la señal en la posición de la pantalla donde queremos, para tomar la medida o compararla con otras señales.
• Mandos para el disparador. Para indicar si la señal se empieza a dibujar cuando sube o cuando baja y a partir de cierto nivel. También hay otros controles para seleccionar el tipo de señal y si queremos que la señal se empiece a representar en función de una señal externa.

No sé si has visto algún analizador de redes, en este caso no se puede decir que visto uno vistos todos, como verás en el desarrollo del apartado pueden ser muy distintos y realizar funciones muy diversas.

Los analizadores de redes son equipos electrónicos que sirven para medir y determinar un gran abanico de magnitudes eléctricas, aportando además prestaciones que ayudan al análisis del comportamiento del sistema eléctrico. En cuanto a su apariencia unos podrían confundirse con un polímetro y otros con un osciloscopio digital.

Hay analizadores de redes de muchos tipos, que nos ofrecen distintas características, tratándose de adaptar a las necesidades del sector. Dependiendo del uso que le vayamos a dar, entre las características fundamentales que pueden aparecer y que decidirán, junto al precio, qué equipo nos interesa, se pueden destacar:

• Medir magnitudes eléctricas básicas: Tensión, corriente, resistencia tanto en corriente continua como en corriente alterna, igual que un polímetro, pero pudiendo hacerlo también en monofásico o en trifásico. Para la medida de las corrientes utilizan pinzas siguiendo el mismo principio del transformador de intensidad que también utiliza las pinzas amperimétricas.
• A partir de las magnitudes básicas tiene la capacidad de calcular y determinar la potencia, energía y factor de potencia de la instalación
• Pueden analizar e indicar los armónicos, sobretensiones e interrupciones del servicio que se han producido en el sistema, y de ese modo poder establecer la calidad de la energía eléctrica en un punto concreto del sistema. Algunos fabricantes por esto los denominan analizadores de calidad eléctrica.
• Registrar en una memoria los datos en un determinado periodo, para cuando se quiere ver la evolución del sistema en un intervalo de tiempo. Además esos datos registrados se pueden pasar a un ordenador para estudiarlos. Suelen disponer del software necesario para realizar el trasvase de datos y su análisis.
• Pueden incorporar un puerto de comunicaciones para poderse conectar a un ordenador o a un sistema informático de medida y control.
• La información la suelen proporcionar en un display, que puede ser de muy diversos tipos, desde los más simples que presentan los valores mediante dígitos y son muy parecidos al de los polímetros, hasta mucho más sofisticados que, además de los dígitos, representan incluso gráficas e incorporan un menú para configurarlo y para acceder a las distintas prestaciones del equipo.
• Pueden ser portátiles, de sobremesa o para incrustar en un cuadro eléctrico.

Ahora ya conoces los equipos de los que dispones para realizar medidas eléctricas, pero cada medida eléctrica tiene una forma particular de tomarse y no podemos equivocarnos a realizarlas.

Medida de corriente.

La corriente eléctrica se mide con el amperímetro o con la pinza amperimétrica. En el primer caso se abre el circuito en la línea en la que se desea conocer la corriente y se coloca el amperímetro en serie con la línea. En el segundo caso no hace falta abrir el circuito como ya comentamos en el apartado anterior de polímetros y pinzas amperimétricas, y solamente hay que pasar la línea por el interior de la pinza, la ventaja principal es que al no tener que abrir el circuito no hace falta interrumpir el servicio y es mucho más rápido al no tener que desconectar nada.

Los amperímetros se caracterizan por tener una resistencia interna muy pequeña, por ello cuando se analizan circuitos con amperímetros conectados, se considera que la caída de tensión que se producen en el amperímetro es despreciable.

Cuando hay que medir corrientes cuyo valor supera el fondo de escala del amperímetro, hay que colocar una resistencia en paralelo con el amperímetro para que absorba el exceso de corriente que no puede pasar por el amperímetro. Para calcular esa resistencia hay que tener en cuenta que la caída de tensión en ella, por estar en paralelo, será igual a la caída de tensión en el amperímetro.

Una de las medidas que seguro realizarás más veces es la de la tensión, ¿sabrías como hacerlo correctamente?

Medida de tensión.

Para medir la tensión eléctrica se utiliza el voltímetro. La forma de utilizarlo es conectarlo en paralelo entre los dos puntos del circuito o de la instalación que deseamos conocer la tensión. Se puede medir con el circuito en funcionamiento sin necesidad de tener que interrumpir el servicio.

Los voltímetros se caracterizan por tener una resistencia interna muy alta, por ello cuando se analizan circuitos con voltímetros conectados, se considera que la corriente que absorben es despreciable.

Como puedes entender, de entre todas las magnitudes, las potencias son posiblemente las más complicadas de medir. Debes tener presente cuando las midas: si la corriente es continua o alterna, si el sistema es monofásico o trifásico, si el sistema está equilibrado o no, si se distribuye el neutro o no, en definitiva muchas variables que dan lugar a distintos métodos, apropiados a cada caso, que verás a continuación.

Medida de potencia.

Para medir las potencias de corriente continua como las potencias activas de corriente alterna se utilizan los vatímetros, que son los equipos de medida que tienen dos bobinas. Una es la amperimétrica que se conecta en serie con la línea que queremos medir su potencia, y en paralelo con la línea, la otra bobina que se llama voltimétrica.

Para medir la potencia reactiva se mide con el varímetro, que es un equipo similar al vatímetro al que se le añaden componentes para que la tensión esté desfasada 90 º respecto a la corriente. Se conecta igual que el vatímetro.

Cuando hay que medir potencias en un circuito de corriente alterna trifásico podemos encontrarnos con distintas opciones:

• Sistema con neutro y cargas equilibradas. En este caso es suficiente con colocar un vatímetro entre una línea y el neutro. La potencia total será la que indique el vatímetro multiplicada por tres.
• Sistema con neutro y cargas desequilibradas. Como las cargas están desequilibradas, la potencia en cada línea será distinta, y tendremos que conectar un vatímetro entre cada línea y el neutro. La potencia total será la suma de las tres.
• Sistema sin neutro y cargas equilibradas. Se genera un neutro ficticio colocando dos impedancias del mismo valor que la bobina voltimétrica, los vatímetros suelen venir preparados para eso. Luego solamente hay que conectar la bobina amperimétrica a una de las líneas, y cada uno de los extremos libres de las dos impedancias que hemos añadido a cada una de las otras dos líneas, cada extremo a una sola línea. La potencia total será igual a la medida por el vatímetro por tres.

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  Sistema sin neutro y cargas desequilibradas. Se puede utilizar dos métodos:
  • Con tres vatímetros. Las bobinas amperimétricas se conectan en serie, cada una en una línea, y las voltimétricas se conectan en paralelo, cada una en una línea y los tres extremos libres se unen. En este caso la potencia total será la suma de los tres vatímetros.
  • Con dos vatímetros. Consiste en colocar las bobinas amperimétricas de cada uno de los dos vatímetros en serie, cada una en una línea, y las voltimétricas se conectan en paralelo entre la línea donde está la amperimétrica y la línea que está libre. De esta forma la potencia total se calculará sumando las potencias de los dos vatímetros.

A continuación estudiarás cómo medir el resto de magnitudes, si has entendido las anteriores, éstas te resultarán muy sencillas, de todas formas, siempre hay que tomar todas las precauciones posibles para no se produzcan accidentes durante la medida.

Medidas de resistencia.

Para las medidas de resistencia se utiliza el óhmetro que se conecta en paralelo con el elemento o la parte del circuito de la que se quiere conocer la resistencia. Cuando se mide la resistencia de un elemento hay que separarlo del circuito, y cuando queremos conocer la resistencia de una parte del circuito tenemos que desconectar las fuentes de alimentación para que no circule corriente durante la medida de la resistencia. Además debemos asegurarnos que solamente están conectados al circuito los componentes de los que queremos conocer su resistencia.

Medida de aislamiento.

Los aislamientos tienen una resistencia eléctrica muy alta. Esa resistencia hay que medirla en el total de la instalación o equipo para comprobar su perfecto estado.

Para medir el aislamiento se utiliza el megaóhmetro, que se conecta en paralelo con la instalación o equipo donde queremos comprobar el aislamiento, una vez que se ha desconectado totalmente la alimentación. Se puede también comprobar el aislamiento de la instalación o equipo con tierra, para ello, con las líneas de alimentación abiertas, tendremos que cortocircuitar las entradas de la alimentación, conectarlas al megaohmetro y la entrada libre del megaohmetro a tierra.

Medida de resistencia de tierra.

La resistencia de tierra es muy importante en las instalaciones eléctricas por motivos de seguridad, ya que al estar conectadas todas las masas a tierra, si se produce una derivación de las corrientes eléctricas, la resistencia de tierra limitará las posibles tensiones de contacto a las que pueden estar sometidas las personas.

El equipo utilizado para medir la resistencia de tierra es el telurómetro. Es necesario utilizar el manual del fabricante para realizar las mediciones, no obstante, el procedimiento se basa en conectar con el telurómetro, en entradas distintas, un terminal al electrodo de puesta a tierrra, y varios terminales a varia picas, que se distribuiran por el terreno, separadas las distancias recomendadas por el fabricante.

Medida de energía eléctrica.

Se utilizan los contadores eléctricos, los hay para energía activa y para energía reactiva. Son equipos de medida inductivos. La forma de conectarlos es igual a la que vimos para los vatímetros en el caso de la potencia.

Medida del factor de potencia.

Para medir el factor de potencia se utiliza el fasímetro y se conecta igual que los vatímetros. Hay que tener presente que el factor de potencia puede se inductivo o capacitivo y que el equipo está preparado para medirlo en los dos casos.

Medida de la frecuencia.

De nada sirve aprender a tomar medidas si después no sabes interpretarlas, ¿qué información debes obtener de la medida realizada? ¿Hay formas de ayudar a interpretarlas?

Cuando se toman medidas es porque existe una necesidad de hacerlo, bien porque queremos comprobar el funcionamiento de una instalación o equipo, o bien porque se está buscando una avería. En ambos casos nosotros siempre debemos tener un valor de referencia, un valor que esperamos esté próximo al valor de la medida realizada, y nosotros comparemos estos dos valores para estimar el estado de la instalación o equipo.

Por ello, en cada caso debemos conocer cual es el comportamiento normal del objeto de nuestras medidas para poder comprobar los resultados obtenidos y sacar conclusiones. Además debemos conocer nuestros equipos de medida y sus limitaciones.

Modos de presentar la medida.

Podemos distinguir en función del grado de tratamiento de la medida tres grupos:

• 

  Medidas visuales. Nos informan únicamente del resultado de la medición, y como ya vimos pueden ser analógicos o digitales. Los instrumentos de medidas analógicos se suelen utilizar preferentemente para cuadros fijos y cuando es necesario interpretar con rapidez el valor de la medida, es decir, que no tenemos que recordar exactamente el valor normal de funcionamiento para saber si el equipo o instalación está funcionando correctamente. Si vemos que la aguja está en el valor máximo que puede medir, inmediatamente nos damos cuenta que tenemos que intervenir porque algo va mal, si eso mismo lo estuviésemos midiendo con un analógico deberíamos recordar el valor correcto de funcionamiento y el margen aceptable para poder hacer el mismo razonamiento.
• Medidas gráficas. Se presenta en pantallas o en indicadores digitales con gráficos de barra, que normalmente ademas de las gráficas de barras suelen añadir valores numéricos. Se suelen utilizar cuando es necesario conocer un determinado nivel o la evolución de una variable en el tiempo, tratando de esta forma de simplificarnos el análisis de la medida.