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Esta práctica de laboratorio, realizada en el instituto politécnico nacional, se centra en el uso y manejo de instrumentos de medición eléctrica, como el multímetro digital y el osciloscopio. El documento explora los conceptos básicos de los instrumentos analógicos y digitales, así como las normas de seguridad esenciales para trabajar en un laboratorio de ingeniería eléctrica y electrónica.
Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones
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ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA LISTA DE COTEJO PARA LA EVALUACIÓN DE LAS PRÁCTICAS GRUPO: 2IM34 SECCIÓN: B EQUIPO: 2 PRÁCTICA 2 INSTRUMENTOS DE MEDICIONES ELECTRICAS Y NORMAS EN EL LABORATORIO CONCEPTO DESCRIPCIÓN VALOR MÁXIMO VALOR OBTENIDO Actividades previas , (presentación de bitácora que incluya cálculos previos cuando aplique) 1 DESEMPEÑO EN EL LABORATORIO (50%) Ejecución de la práctica. Contempla el conocimiento del desarrollo experimental, la planeación y la ejecución de la práctica, incluyendo la habilidad en el manejo de los equipos y materiales utilizados, registro e interpretación de resultados, así como la aplicación de las normas de seguridad en el laboratorio
Trabajo en equipo (trabajo colaborativo) (^2)
Apariencia , organización, ortografía, puntuación y gramática
REPORTE DE LA PRÁCTICA (50%) Descripción del desarrollo experimental en forma clara incluyendo esquemas o diagramas. 1 Datos/Resultados obtenidos , Incluyendo tablas y gráficas correctamente etiquetadas, con un registro correcto y completo de datos u observaciones
Conclusiones y observaciones (^) 2
TOTAL: Nota: Esta lista de cotejo tiene como finalidad evaluar en el alumno entre otras, las siguientes competencias:
ALUMNO: VILLARREAL SALINAS HUGO JOSÚE
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Introducción Teórica
Desde el punto de vista tecnológico, los instrumentos se clasifican en analógicos y digitales. El instrumento de medición analógico básico o elemental es el amperímetro, derivado del galvanómetro; mientras que el instrumento de medición digital básico o elemental es el voltímetro, derivado del conversor analógico/digital (A/D). Con cualquiera de estos instrumentos elementales es posible construir el otro. Además, a partir del instrumento básico se pueden ampliar los rangos de medición para tensiones y/o corrientes que superen los valores máximos admisibles, en cada caso.
Un instrumento analógico involucra un proceso analógico, es decir ante una señal de entrada cuya variación sea continua, proporciona una salida también continua, la cual puede tomar cualquiera de los valores en los límites especificados. Un instrumento analógico es aquel en el cual la indicación se obtiene a partir de una posición de un índice, material o no, sobre una referencia adecuada. Ampliando la descripción del proceso de medida, en un instrumento analógico el grandor o magnitud a medir, por ejemplo la intensidad de una corriente eléctrica, se convierte en otra magnitud más directamente perceptible a los sentidos como es el desplazamiento de un índice sobre una escala; esto permite al observador seguir en forma continua las variaciones del valor mensurado; cuando el operador lee el instrumento, convierte la indicación analógica en un valor numérico con la ayuda de la escala. Como utiliza la energía creada por la magnitud a medir convirtiéndola en una deflexión que le es proporcional, este dispositivo es un conversor electromecánico de medición. Los instrumentos analógicos son diseñados con una parte fija y otra móvil que tiene un solo grado de libertad. Por razones de orden práctico se adopta la rotación pura.
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Un aparato digital involucra, a partir de alguna etapa, un proceso digital, es decir, ante una señal de entrada cuya variación sea continua, proporciona una salida un número finito o discreto de valores. Un aparato digital es aquel en el cual la indicación aparece en forma numérica. En el instrumento digital o numérico el proceso de la medición proporciona una información discontinua expresada por un número de varias cifras. La escala clásica de indicación continua es reemplazada por la escala numérica de indicación discontinua, en la cual las cifras alineadas a leer indican directamente el valor numérico de la medición; la indicación numérica se presenta a lo largo del tiempo con un ritmo predeterminado. En general los instrumentos digitales poseen características de entrada superiores a los analógicos, por ejemplo, impedancia de entrada muy elevada en los circuitos de voltaje, un consumo de energía mucho menor y una mayor exactitud; puede incorporar selección automática de escala, e indicación de polaridad, lo que salvaguarda al instrumento y mejora la fiabilidad de la medida. Los instrumentos digitales más utilizados son:
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Multímetro Digital Como su nombre lo indica, funciona digitalmente y muestra los números de medición en una pantalla LCD. Tiene circuitos analógico-digitales para convertir la corriente eléctrica en señales digitales. Los circuitos analógico-digitales tienen la función de comparar la corriente que se mide con una corriente generada internamente en el multímetro, de valor conocido. Por lo tanto, hacen el cálculo y envían la medición a la pantalla del dispositivo.
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA El watímetro El watímetro, se utiliza para medir potencial eléctrico y también la tasa de suministro de energía eléctrica en un circuito, al igual que el osciloscopio, además de otros dispositivos, este cuenta con su dispositivo analógico y digital. El analógico, se encuentra compuesto por bobinas móviles que tienen una aguja que se mueve sobre una escala en watts, que se encarga de indicar la potencia de medida. Al momento en que la corriente fluye por las bobinas, generan un campo electromagnético cuya potencia es proporciona a la corriente y está en fase con ella. La deflexión de la aguja en el aparato es proporcional al producto instantáneo del medio de voltaje y la corriente, midiendo en tiempo real la potencia. En los watímetros digitales, se usan para medir la potencia directa y pequeña o para medir potencias a frecuencias encima del rango de algunos instrumentos del tipo dinamómetro. Actualmente si bien se siguen viendo los watímetros, estos por defecto ya se encuentran implementados en un multímetro que viene junto con más funciones. El osciloscopio El osciloscopio, usualmente hemos visto ese aparato tanto en caricaturas como en la vida cotidiana, aun cuando no es común verlo. El osciloscopio es un dispositivo electrónico el cual nos ayuda a medir gráficamente las señales eléctricas que varían en el tiempo; por lo regular el eje x no suele indicar la variable del tiempo mientras que el eje y nos indica la amplitud de esa señal. En la pantalla del osciloscopio, estes sea analógico o digital, se mostrará siempre algún tipo de onda, entre las más comunes están:
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Los principales usos del osciloscopio son:
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA La magnitud de la fuente resultante será la suma de las elevaciones en una dirección menos la suma de las elevaciones en la dirección opuesta. La polaridad de la fuente de voltaje equivalente será la misma que la polaridad de aquella dirección que tiene la elevación más grande. Si las elevaciones en una dirección fueran iguales a las elevaciones en la dirección opuesta, entonces la fuente de voltaje resultante sería igual a cero.
3. Fuentes de voltaje en paralelo Las fuentes de voltaje de diferentes potenciales nunca deben conectarse en paralelo, ya que de hacerlo se contradiría la ley de voltaje de Kirchhoff. Sin embargo, cuando dos fuentes de igual potencial se conectan en paralelo, cada fuente suministra la mitad de la corriente requerida por el circuito. Por esta razón algunas veces las baterías de los automóviles se conectan en paralelo para ayudar a arrancar un carro con una batería “baja”. Si dos fuentes de voltaje con potenciales diferentes se colocan en paralelo, se violaría la ley de voltaje de Kirchhoff alrededor del lazo cerrado. En la práctica, si las fuentes de voltaje de diferentes potenciales se colocan en paralelo, el lazo cerrado resultante puede tener una corriente muy grande, esto ocurrirá aun cuando no haya una carga conectada a las fuentes. 4. Fuentes de corriente constante Todos los circuitos que se han presentado hasta ahora han usado fuentes de voltaje como un medio para proporcionar potencia. Sin embargo, el análisis de ciertos circuitos se facilita si se trabaja con corriente en lugar de voltaje. A diferencia de una fuente de voltaje, una fuente de corriente mantiene la misma corriente en su rama del circuito sin importar cuántos componentes estén conectados de manera externa a la fuente. 5. Fuentes dependientes Las fuentes de voltaje y corriente con las que se ha trabajado hasta ahora han sido fuentes independientes, esto significa que el voltaje o la corriente de la fuente no depende de ninguna manera de algún voltaje o corriente en el circuito. En muchos circuitos amplificadores, en particular los que involucran transistores, es posible explicar la operación de los circuitos al reemplazar el dispositivo con un modelo electrónico equivalente. Estos modelos, con frecuencia, usan fuentes de voltaje y corriente que tienen valores dependientes de algún voltaje o corriente interno. Estos dispositivos se llaman fuentes dependientes.
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Entonces son todos los factores presentes en el puesto de trabajo que pueden provocar algún tipo de lesión, quemadura, shock o fibrilación, y que generalmente se refiere a los sistemas eléctricos de máquinas, equipos, instalaciones, etc. Tipos de riesgo eléctrico:
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ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Desarrollo Experimental
1. Realizar una tabla donde se listen y describan cada una de las funciones de los controles del panel frontal del Multímetro que se utilizará en el laboratorio, la cual deberá ser incluida en el reporte de la práctica. 2. De acuerdo con las indicaciones de tu profesor, realizar una serie de mediciones para verificar el funcionamiento del multímetro, en su modalidad de Óhmetro, Voltímetro y Amperímetro, cuyos resultados se deberán incluir en el reporte de la práctica.
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3. Elaborar una guía rápida que explique e ilustre el uso del Multímetro en su modalidad de óhmetro, voltímetro y amperímetro, así como de las demás funciones de este. Paso 1 Conoce sus componentes, cuenta con una pantalla y un botón interruptor y un selector que permite elegir el tipo de medición a realizar, puede ser: - Resistencia - Voltaje Directo - Voltaje Alterno - Corriente Directo - Corriente Alterna Paso 2 Cada zona del multímetro tiene varias escalas de medida con un valor máximo y mínimo, coloca el selector sobre el valor correspondiente. Para hacer esto, necesita saber el valor que desea medir, si no sabe el valor máximo, puede seleccionar. Paso 3 En la parte inferior del multímetro se encuentran varias entradas donde se deben conectar las clavijas de medición: - En la clavija de corriente de 10V, conectarás el cable cuando desees medir la resistencia. - En la clavija de los volts medirás la tensión - En la correspondiente a la masa, conectarás el cable negro Paso 4 Para medir el voltaje, conecte el multímetro en paralelo con la celda, la batería o la resistencia que desea medir y conecte el cable negro en la clavija de masa, mientras colocas el rojo en la clavija de voltaje. Paso 5 Después se ajusta el selector a la escala de valores que más se ajuste a la resistencia que medirás y si es volteje alterno o directo. Paso 6 Para medir la resistencia o continuidad de un circuito eléctrico, se debe colocar el selector en ohms y seleccionar la escala de valores que mas se ajuste. Las puntas del multímetro deberán colocarse en los extremos del elemento del cual se desea conocer la resistencia o determinar si tiene o no continuidad. Paso 7 Para medir la corriente se debe colocar el selector en amperes y seleccionar la escala de valores que más se ajuste. Las puntas del multímetro deberán colocarse en serie al circuito que deseas medir y conectar el cable negro en la clavija de masa, mientras colocas el rojo en la clavija de amperes o miliamperes.
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Conclusiones Con ayuda de la experimentación realizada en la práctica, puedo decir, que los instrumentos de medición son herramientas indispensables en cualquier campo de estudio. En la práctica hicimos uso de un multímetro, un instrumento de medición que principalmente nos permite medir la resistencia, el voltaje, la corriente eléctrica, la capacitancia y determinar si hay continuidad entre 2 puntos indicados con la punta de los cables conectados a este. En la práctica tomamos la medida de una resistencia y una vez medidas los valores de las resistencias; para evitar que nuestro multímetro corriera el riesgo de quemarse, antes de medir las corrientes, realizamos algunos cálculos para determinar la corriente teórica que debería marcar el multímetro al momento de hacer las mediciones a 5V y 16V. Los objetivos se cumplieron de manera satisfactoria, gracias a la investigación previa comprendí la enorme diferencia que hay entre los distintos instrumentos de medición que se suelen utilizar en el campo de la eléctrica y electrónica, como son el voltímetro, el amperímetro, el óhmetro, el watímetro y el osciloscopio, así como muchos de los posibles riesgos a los que nos podemos enfrentar no solo en el laboratorio, sino también en la industria y la vida diaria como son la electrocución y los incendios.
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA INDUSTRIAL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Bibliografía AGED. (2012). Instrumentos de índice o analógicos. ClubEnsayos. Recuperado de: https://www.clubensayos.com/Tecnolog%C3%ADa/Instrumentos-Analogicos-Y- Digitales/370439.html Boylestad, R. (2011). Introducción al análisis de circuitos. (12va ed.). Prentice Hall. Charles, A. & Matthew S. (2013). Fundamentos de Circuitos Electricos. Mc Graw Hill Education. Cirprotec. (2016). Importancia del sistema de puesta en tierra. Recuperado de: http://www.cirprotec.com/es/Solutions/Safeground/Importancia-del-sistema-de-puesta-a- tierra Dawes, C. (1981). Electricidad Industrial Vo. 1. (2da ed.). Editorial Reverté. Formación para la Industria 4.0. (2020). Factores que influyen en el accidente eléctrico. - Formación para la Industria 4.0. Formación para la Industria 4.0 - Cursos gratuitos y online para la Industria. Instalador electricista,Autómatas y Robótica. https://automatismoindustrial.com/curso-carnet-instalador-baja-tension/a-instalaciones-de- enlace/prevencion-de-riesgos-laborales-riesgos-electricos/factores-que-influyen-en-el- efecto-electrico/ Lesión eléctrica. (s. f.). https://medlineplus.gov/spanish/ency/article/000053.htm Manual Seguridad ISASTUR. (s. f.). https://www.isastur.com/external/seguridad/data/es/1/1_5_3_1.htm Morcelle, P. (2010). INSTRUMENTOS Y MEDICIONES. Universidad Nacional de La Plata. Recuperado de: http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/69967/Documento_completo.pdf- PDFA.pdf?sequence=1&isAllowed=y#:~:text=El%20instrumento%20de%20medici%C3%B 3n%20anal%C3%B3gico,es%20posible%20construir%20el%20otro. Miller, W. & Robbins, A. (2007). Análisis de Circuitos. (4ta ed.). Cengage Learning. Multímetro digital y analógico. (s. f.). Recuperado 10 de enero de 2023, de https://www.circuitos-electricos.com/multimetro-digital-y-analogico-que-es-y-para-que- sirve/ Schaum, J. (1991). Teoría y problemas de circuitos eléctricos. The University of Akron
