Capítulo 1

Características eléctricas y medidas de magnitudes

1. Introducción

En las instalaciones eléctricas, es necesario realizar una serie de verificaciones sobre algunos parámetros o magnitudes del circuito eléctrico. Estas magnitudes indicarán el buen funcionamiento de la instalación o posibles fallos y averías.

Además, en referencia a las protecciones contra choques eléctricos, han de determinarse otros parámetros importantes para la protección de personas y animales domésticos.

Es por ello que la Electrometría es una rama muy importante de la electricidad, definida como la parte de la Física que trata de la medición de magnitudes eléctricas.

2. Magnitudes eléctricas

Existen una serie de magnitudes eléctricas que todo buen técnico ha de conocer:

  1. Tensión.
  2. Intensidad.
  3. Resistencia.
  4. Potencia.
  5. Energía.

Pero, antes de entrar en definir cada una de ellas, cabe preguntarse ¿qué es la electricidad? Existen numerosas definiciones de electricidad. De entre todas, la más representativa quizá sea: “la electricidad es un fenómeno físico, originado por las cargas eléctricas, y la energía que estas conllevan puede manifestarse en forma de fenómenos mecánicos, térmicos, luminosos o físicos”.

Por tanto, la electricidad tiene su origen en las cargas eléctricas. De todos es sabido que los átomos están formados, entre otras, de partículas con carga negativa (electrones), y positivas (protones). El estado natural de la materia es neutro, es decir, la carga negativa de sus átomos es igual a la carga positiva, o el número de electrones es igual al número de protones. Si, en un determinado cuerpo, se aumenta el número de electrones, este adquiere carga eléctrica negativa y viceversa, si se disminuye el número de electrones, adquiere carga eléctrica positiva. Este es el principio básico de la electricidad.

2.1. Tensión o voltaje

Un punto con carga eléctrica negativa se dice que posee potencial negativo y viceversa, un punto con carga eléctrica positiva se dice que posee potencial positivo. Entre estos dos puntos, se dice que existe una diferencia de potencial, conocida técnicamente como tensión o voltaje. Este concepto de tensión es el responsable de que se materialicen los fenómenos mencionados en la definición de electricidad. La tensión se representa por la letra U o V y su unidad de medida es el voltio (V), utilizándose también en electricidad el kilovoltio (kV) igual a mil voltios.

1 Kv = 1.000 V

2.2. Intensidad de corriente eléctrica

Imagínense dos puntos entre los que existe una diferencia de potencial, es decir, una tensión. Esto quiere decir que en uno de los puntos hay más electrones que en el otro punto. Si se uniesen ambos puntos con un material conductor de la electricidad (un cable), los electrones pasarían del punto que tiene más electrones al punto que tiene menos electrones, buscando el estado neutro. A esta circulación de electrones se le denomina corriente eléctrica y a la cantidad de electrones que pasan por un punto en un segundo se le denomina intensidad de corriente eléctrica. La intensidad, o corriente, se representa por la letra I y su unidad de medida es el amperio (A), utilizándose también en electricidad el miliamperio (mA) y el kiloamperio (kA).

1 kA = 1.000 A
1 A = 1.000 mA

2.3. Resistencia eléctrica

En una corriente eléctrica, los electrones han de atravesar la materia, pero esta no se encuentra vacía, sino que hay más partículas, por lo que los electrones, en su camino, van chocando con estas partículas. A la dificultad que tienen los electrones en circular por la materia se le denomina resistencia eléctrica. Los materiales que sean buenos conductores de la electricidad tendrán resistencia eléctrica pequeña, como es el caso de los cables, y los materiales que sean malos conductores de la electricidad tendrán resistencia eléctrica elevada, como es el caso de los aislantes. La resistencia eléctrica se representa por la letra R y su unidad de medida es el ohmio (Ω), utilizándose también en electricidad el kilohmio (kΩ).

1 kΩ = 1.000 Ω

Cargas eléctricas en un autónomo

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Nota

En algunos casos, como en resistencia de tomas de tierra y resistencia de aislamiento, se usa el megaóhmio (MΩ), que equivale a 1.000 kilohmios.

2.4. Energía eléctrica

En física, la energía se define como la capacidad para realizar un trabajo.

Para aplicar el concepto de energía a la electricidad, supóngase un generador, por ejemplo una pila, conectado mediante cables a una bombilla. La pila suministrará energía eléctrica a la bombilla a través de los cables. En la bombilla, la energía eléctrica se transforma en luz y calor.

La energía se representa por la letra E. A pesar de que en física la unidad de energía es el Julio (J), para la energía eléctrica se emplean el vatio-hora (Wh) y el kilovatio-hora (kWh).

1 kWh = 1.000 Wh

2.5. Potencia eléctrica

Una vez definida la energía eléctrica, la potencia eléctrica es la velocidad a la que se consume la energía eléctrica. Potencia es igual a energía por unidad de tiempo. En otras palabras, la potencia eléctrica de un determinado elemento es la energía que genera o consume dicho elemento en un segundo.

La corriente que se utiliza en viviendas, industrias y, en general, en todos los usuarios finales es de tipo alterna. En esta corriente alterna existen básicamente dos tipos de potencia:

  1. Potencia activa: aquella potencia que genera un trabajo útil, ya sea para generar luz, calor, movimiento, etc. La potencia activa se representa mediante la letra P y su unidad de medida es el watio (W), utilizándose además el kilowatio (kW).

    1 kW = 1.000 W

  2. Potencia reactiva: aquella potencia necesaria para mantener el campo eléctrico en los condensadores o el campo magnético en las bobinas. La mayor fuente de energía reactiva son los motores eléctricos, ya que para que giren hay que mantener un campo magnético en su interior. La potencia reactiva se representa por la letra Q y su unidad de medida es el voltamperio reactivo (VAr), utilizándose además el kilovoltamperio reactivo (kVAr).

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Sabía que...

La potencia reactiva no realiza un trabajo útil, sino que se opone a dicho trabajo. La potencia reactiva frena a los generadores. Es por ello que, si aumenta la potencia reactiva, para poder seguir suministrando la misma potencia activa, los generadores han de suministrar una potencia mayor.

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Actividades

1. ¿Conoce los múltiplos y submúltiplos de las unidades de medida, como por ejemplo el múltiplo “kilo”? Indicarlos.

2. Reflexionar sobre las siguientes cuestiones:

  1. ¿Un aparato de 1.000 W consume más energía que uno de 10 W?
  2. ¿Un cable tiene mayor o menor resistencia que la cinta aislante?

2.6. Corriente continua y alterna. Valores característicos

Básicamente, existen dos tipos de corrientes: corriente continua y corriente alterna. En corriente continua, los electrones se desplazan siempre en la misma dirección, por lo que la tensión permanecerá invariable con el tiempo. A dicha tensión se le denomina tensión en corriente continua (Vcc).

Corriente continua

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Como ya se ha comentado, la corriente que utilizan los usuarios finales es corriente alterna. En este tipo de corriente, la tensión no se mantiene constante en el tiempo, sino que varía según una forma de onda senoidal. A nivel microscópico, los electrones, en lugar de desplazarse a través del conductor, se mueven hacia adelante y hacia atrás, de forma periódica.

Corriente alterna

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Para determinar la corriente alterna, existen una serie de valores característicos que la definen:

  1. Valor máximo (Vmax): el mayor valor de tensión que se alcanza, tanto positivo como negativo. También se conoce como valor de pico (Vp). En baja tensión, el valor máximo de la tensión es de ±325 V.
  2. Valor instantáneo (Vi): el valor de tensión en un momento determinado (t). El valor instantáneo de tensión responde a la fórmula:

    Vi = Vmax · sin(2πft)

    Siendo:

    1. f: la frecuencia.
    2. t: el momento en segundos.
  3. Valor eficaz (Vef): el valor de tensión, en corriente continua, que causaría el mismo efecto en un receptor si se sustituyese por corriente alterna. Dicho valor responde a la fórmula:
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  1. Periodo (T): el tiempo que dura un ciclo completo de la corriente alterna. En España, el periodo de la corriente alterna es de 20 ms.
  2. Frecuencia (f): el número de ciclos que se repiten en 1 s. En España, la frecuencia de la corriente alterna es de 50 Hz.
  3. El periodo (T) y la frecuencia (f) son valores inversos, es decir:
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2.7. Relaciones entre las magnitudes eléctricas

Las magnitudes eléctricas expuestas no son conceptos aislados, sino que están relacionados entre sí mediante leyes y expresiones matemáticas.

Ley de Ohm. Relación tensión-intensidad-resistencia

La Ley de Ohm enuncia:

La intensidad eléctrica que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos, existiendo una constante de proporcionalidad entre estas dos magnitudes. Dicha constante es la conductancia eléctrica, que es la inversa a la resistencia eléctrica.

Este enunciado se puede escribir matemáticamente como:

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Siendo:

  1. I: intensidad en amperios (A).
  2. V: tensión en voltios (V).
  3. G: conductancia.
  4. R: resistencia en ohmios (Ω).

Como se puede observar, en esta expresión se relacionan tensión, intensidad y resistencia. De esta expresión se pueden obtener las siguientes conclusiones:

  1. Si se mantiene constante la tensión, a menor resistencia, mayor intensidad. Es decir, para una misma tensión, un conductor será capaz de soportar mayor corriente mientras menor sea su resistencia.
  2. La resistencia da idea de lo buen conductor o aislante que es un material. Un conductor será mejor cuanta menor resistencia posea y viceversa, un aislante será mejor cuanta mayor resistencia posea.
  3. Si se mantiene constante la intensidad, a menor resistencia, menor tensión. Este concepto es el utilizado para el cálculo de caídas de tensión.

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Nota

La resistencia de un conductor varía de forma proporcional con la temperatura. A mayor temperatura, mayor resistencia y viceversa. Normalmente, se toma como referencia la resistencia de los conductores a 20 °C.

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Actividades

3. Averiguar a qué frecuencia trabajan las instalaciones eléctricas de baja tensión.

4. ¿Cuál es el valor de tensión eficaz en las instalaciones eléctricas de baja tensión?

Potencia

Como ya se ha estudiado, en corriente alterna existe potencia activa (P) y potencia reactiva (Q). Los conceptos de potencia están igualmente ligados a tensión e intensidad, pero previamente hay que definir el concepto de desfase.

En corriente alterna, la tensión y la intensidad están desfasadas entre sí. Esto es, no alcanzan su máximo valor (valor de pico) a la vez, sino que una lo alcanza antes que otra. Este desfase se representa por la letra griega phi (φ) y se mide en grados.

Desfase tensión-intensidad

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Diagrama fasorial tensión-intensidad

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Matemáticamente, la potencia activa en un sistema monofásico se define como:

P = U · I · cosφ

Siendo:

  1. P: potencia activa en vatios (W).
  2. U: tensión eficaz en voltios (V).
  3. I: intensidad eficaz en amperios (A).
  4. φ: desfase.

La potencia reactiva en un sistema monofásico se define como:

P = U · I · sinφ

Siendo:

  1. Q: potencia reactiva en voltamperios reactivos (VAr).
  2. U: tensión eficaz en voltios (V).
  3. I: intensidad eficaz en amperios (A).
  4. φ: desfase.

Si se representan P y Q de forma fasorial, se obtiene el denominado triángulo de potencias.

Triángulo de pontencias

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En este triángulo, aparece una nueva magnitud, denominada potencia aparente (S). Si se analizan las expresiones anteriores, junto con el diagrama fasorial, se pueden observar las siguientes conclusiones:

  1. Mientras menor sea el desfase entre tensión e intensidad, mayor será el cos φ, luego mayor será la potencia activa. Al cos φ se le denomina factor de potencia.
  2. Mientras menor sea el desfase entre tensión e intensidad, menor será el sen φ, luego menor será la potencia reactiva.
  3. Mientras mayor sea el factor de potencia (menor sea el desfase), menor será la cantidad de potencia aparente necesaria para generar la misma potencia activa.

El factor de potencia es un concepto muy importante en electricidad, ya que da una idea de la bondad de una instalación y del aprovechamiento de la energía. Una instalación con un factor de potencia muy bajo, necesitará mayor intensidad para generar la misma potencia que otra instalación, similar pero con mayor factor de potencia.

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Sabía que...

Existen formas de mejorar el factor de potencia de una instalación, mediante la conexión de condensadores en paralelo con esta.

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Aplicación práctica

Imagínese en la instalación de una vivienda, cuya tensión nominal será de 230 V. Un determinado receptor consume una potencia de 1.500 W, con un factor de potencia de 0,85. ¿Qué intensidad circulará por el circuito que alimenta a dicho receptor?

SOLUCIÓN

Para solucionar el problema, basta aplicar la expresión de la potencia activa:

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Luego por el circuito que alimenta a dicho receptor circulará una corriente de 7,67 A.

Energía

Como se expuso, la energía es la cantidad de potencia que requiere o cede un sistema eléctrico en un determinado tiempo. Matemáticamente hablando, se puede expresar como:

E = P · t

Ya se ha estudiado que, en electricidad, la energía se suele medir en vatios/hora o kilovatios/hora, luego la potencia se expresará en vatios o kilovatios y el tiempo se expresará en horas.

Este concepto de energía se refiere a energía activa, luego cabe pensar que se pueda definir la energía reactiva como la cantidad de potencia reactiva que requiere o cede un sistema eléctrico en un determinado tiempo:

Er = Q · t

Si la energía activa se mide en Wh, la energía reactiva se mide en voltamperios reactivos hora (VArh) o kilovoltamperios reactivos hora (kVArh), expresando en cada caso la potencia activa en voltamperios o kilovoltamperios.

De estas expresiones, se puede concluir:

  1. A mayor potencia (activa o reactiva), mayor energía consumirá (o cederá) un sistema.
  2. A mayor tiempo, mayor energía (activa o reactiva) consumirá o cederá un sistema.

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Aplicación práctica

Imagínese la aplicación práctica anterior, en que un receptor de 1.500 W, alimentado a 230 V consumía 7,67A. ¿Qué energía consumirá en un año suponiendo que se conecta 2 h al día?

SOLUCIÓN

Para solucionar el problema, basta aplicar la expresión de la energía activa:

E = P · t = 1500 W · 2h/día 365 d a/año = 1095000 Wh = 1095 kW h

Luego, en un año, el receptor consumirá 1.095 kWh.

3. Medición de las magnitudes eléctricas

Existen numerosos tipos de aparatos de medida: analógicos, digitales, de laboratorio, portátiles, etc. Además, según qué se quiera medir se utilizará un equipo u otro: voltímetro, amperímetro, óhmetro, etc. Este apartado se centrará en los aparatos de medida más utilizados en el trabajo de montaje y reparación de instalaciones eléctricas de baja tensión. Pero, previamente, hay que hacer una mínima distinción entre dos conceptos importantes para hacer una buena medida:

  1. Campo de medida: también denominado calibre del instrumento, es la máxima medida que se puede realizar con este. Los instrumentos de medida suelen presentar diferentes campos de medida para una misma magnitud, pudiéndose seleccionar el campo que más se ajuste a la medida a realizar.
  2. Campo de lectura: dentro del campo de medida, el campo de lectura se refiere al intervalo de valores en el cual la medida es fiable. Es común en los instrumentos analógicos que, al comienzo de la escala, haya una zona sin divisiones. En esta zona la medida no es fiable, luego el campo de lectura será el resto del campo de medida.

3.1. Manejo del polímetro

El polímetro es el aparato de medida más versátil y usado en las instalaciones de baja tensión. Dependiendo del modelo de polímetro, se pueden medir numerosos parámetros eléctricos, siendo los principales las medidas de tensión, intensidad, resistencia y continuidad.

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Nota

A pesar de que en el mercado existen polímetros de tipo analógico y digital, estos últimos son los más usados, ya que ofrecen una lectura directa a través de un display electrónico. Por este motivo, se analizarán las medidas a realizar con este tipo de polímetros.

Los polímetros cuentan básicamente con un interruptor de encendido, un conmutador giratorio con el que se selecciona la magnitud a medir, dos sondas de medida, cuatro bornas de conexión y un display para la lectura.

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Polímetro digital

A la hora de conectar las sondas de medida al polímetro, la sonda común, de color negro, se insertará siempre en la borna COM, de color negro. La sonda roja se insertará en la borna correspondiente a la magnitud a medir. En general, las bornas de los polímetros son las siguientes:

  1. Borna VΩ: la borna de color rojo; conectando la sonda roja en esta borna se pueden medir tensiones, resistencias y continuidad.
  2. Borna A: la borna de color blanco; conectando la sonda roja en esta borna se pueden medir intensidades de hasta 2 A, dependiendo del modelo. La borna A está protegida mediante fusible.
  3. Borna 20A: la borna de color amarillo; conectando la sonda roja en esta borna se pueden medir intensidades de hasta 20 A, dependiendo del modelo. La borna 20A no está protegida mediante fusible, por lo que habrá que prestar cuidado a la hora de realizar la medida.

Para comenzar la medida, en primer lugar habrá que seleccionar el campo de medida a utilizar, dependiendo de la magnitud a medir. El polímetro del ejemplo cuenta con los siguientes campos de medida:

  1. Tensión en corriente continua, DCV: se podrán medir tensiones en corriente continua desde 0 hasta 1.000 V.
  2. Tensión en corriente alterna, ACV: se podrán medir tensiones en corriente alterna desde 0 hasta 750 V.
  3. Intensidad en corriente continua, DCA: se podrán medir intensidades en corriente continua desde 0 hasta 20 A.
  4. Intensidad en corriente alterna, ACA: se podrán medir intensidades en corriente alterna desde 0 hasta 20 A.
  5. Resistencia, Ω: se podrán medir resistencias desde 0 hasta 20 MΩ.

Hay que especificar que los polímetros miden valores eficaces de tensión e intensidad alterna, por lo que, si se desean obtener los valores máximos de la señal, habrá que multiplicar la medida por image.

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Conmutador de selección

En cada campo de medida, existen varios campos de lectura. Conociendo aproximadamente el valor de la magnitud a medir, habrá que seleccionar el campo de lectura más próximo, siempre por encima del valor teórico de la magnitud.

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Ejemplo

Para medir una resistencia de 1.000 Ω o, lo que es lo mismo, 1 kΩ, habrá que seleccionar el campo de lectura de 2K. Si la magnitud a medir es mayor que el campo de lectura, el display mostrará 1. En cambio, si la magnitud a medir es mucho menor que el campo de lectura, la medida será imprecisa y no fiable.

Esquemas de conexión de las sondas según la magnitud a medir

Para realizar la medida, las sondas del polímetro se conectarán de una forma u otra, dependiendo de la magnitud a medir.

Medida de tensión

Para medir tensión, ya sea de corriente continua o alterna, el polímetro ha de conectarse en paralelo con la tensión a medir, según el siguiente esquema:

Medida de tensión

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Como se puede observar, el aparato de medida consumirá una determinada corriente I2 que alterará la medida. Mientras menor sea dicha corriente, más fiable será el valor de tensión medido y mayor calidad tendrá el instrumento utilizado.

Medida de intensidad de corriente eléctrica

Para medir intensidad de corriente, ya sea de corriente continua o alterna, el polímetro ha de conectarse en serie con la intensidad a medir, de tal forma que esta circule por el instrumento. El esquema a seguir será el siguiente:

Medida de intensidad

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Como se puede observar, en el aparato de medida habrá una determinada caída de tensión U2 que alterará la medida. Mientras menor sea la tensión U2, más fiable será la medida y mayor calidad tendrá el instrumento.

Medida de resistencia y continuidad

Para medir resistencia eléctrica, el polímetro ha de conectarse en paralelo con la resistencia a medir, según el siguiente esquema:

Medida de intensidad

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Como se puede observar en el esquema, para medir resistencia, el circuito ha de estar desconectado, sin tensión.

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Nota

El instrumento de medida está equipado con una pila que aporta los valores de tensión e intensidad necesarios para realizar la medición.

Para medir continuidad, es decir, si un determinado conductor deja o no pasar la corriente, se conectará el polímetro de igual forma seleccionando el campo de lectura de 200 Ω. Si existe continuidad, es decir, si el conductor deja pasar la corriente, el polímetro emitirá un aviso sonoro y viceversa, si no existe continuidad, el conductor está en abierto y el polímetro no emitirá ningún aviso.

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Actividades

5. Las medidas de tensión, intensidad y resistencia se pueden hacer con otros aparatos, además del polímetro. Investigar de qué aparatos se trata.

6. Además de tensión, intensidad y resistencia, ¿qué otras medidas se pueden hacer con un polímetro?

3.2. Manejo de la pinza amperimétrica

La pinza amperimétrica es utilizada básicamente para medir intensidad de corriente alterna, si bien existen en el mercado pinzas amperimétricas que incorporan las mismas funciones que puede tener cualquier polímetro. Es por ello que también es un imprescindible para los profesionales. La diferencia entre el polímetro y la pinza amperimétrica reside en la forma en que ambos se conectan. El primero se conecta al circuito a medir mediante sondas, que han de tener contacto eléctrico con este. En cambio, para medir intensidad en corriente alterna, la pinza amperimétrica no necesita contacto eléctrico con el circuito. Basta con colocar el conductor a medir en el interior de la pinza abatible (de ahí su nombre). Para analizar el uso de la pinza amperimétrica, se seguirá el modelo de la imagen siguiente.

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Pinza amperimétrica digital

Esta pinza amperimétrica cuenta con un campo de medida de intensidad de corriente alterna desde 0 hasta 1.000 A, con tres campos de lectura: 40A, 400A y 1000A. Además, es capaz de medir, mediante sondas, tensión en corriente alterna y continua, resistencia, capacidad y frecuencia. Se analizará únicamente la medida de intensidad de corriente alterna, ya que el resto de medidas se realizan de forma análoga al polímetro.

En la imagen siguiente, se pueden observar las distintas partes de la pinza amperimétrica, siendo muy semejantes al polímetro, salvo que cuentan con una pinza abatible para la medida de intensidad.

Pinza amperimétrica digital

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Las partes más importantes de la pinza amperimétrica son:

  1. Pinza de medición.
  2. Tecla de apertura de la pinza amperimétrica.
  3. Conmutador giratorio de selección de campo de lectura.

Para comenzar la medida, en primer lugar habrá de seleccionarse el campo de lectura adecuado, dependiendo del valor teórico de la intensidad a medir, 40, 400 o 1.000 A.

Posteriormente, se abrirá la pinza con la tecla 2 y se introducirá el cable de corriente a medir a través de la pinza, tal y como se muestra en la imagen siguiente.

Proceso de medida

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Hecho esto, se podrá leer en la pantalla del aparato el valor de la corriente medida. Hay que anotar que, al igual que el polímetro, la pinza amperimétrica mide valores eficaces de intensidad y tensión en corriente alterna. Si se quieren obtener los valores máximos, habrá que multiplicar la medida por 2 .

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Sabía que...

Los conductores eléctricos, al ser recorridos por una corriente, crean un campo magnético a su alrededor proporcional a la intensidad. Este campo magnético es el que mide en realidad la pinza amperimétrica y es por ello que no hace falta intercalar este instrumento en el circuito a medir.

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Actividades

7. Reflexionar sobre las ventajas e inconvenientes de la pinza amperimétrica frente al polímetro.

8. ¿Por qué al medir intensidad con la pinza amperimétrica no se introducen todos los conductores del cable a medir y solo se introduce uno?

3.3. Medidas de aislamiento y continuidad

Previamente a la puesta en servicio de cualquier instalación eléctrica, se deberán realizar, entre otros, los ensayos de aislamiento y continuidad. El primero de ellos (medidas de aislamiento) se utiliza para asegurar que la instalación soporta los efectos de posibles cortocircuitos y sobrecargas. El segundo (medidas de continuidad) es una comprobación de que los conductores que forman la instalación no se encuentran cortocircuitados entre ellos.

Medidas de resistencia de aislamiento

A la hora de medir resistencia de aislamiento, se han de aplicar valores de tensión muy elevados. Además, los valores a medir son del orden de los megaohmios (1.000 kilohmios). Un óhmetro (aparato para medir resistencia eléctrica) o un polímetro no son suficientes para estas medidas, por lo que se ha de utilizar el megóhmetro. Por tanto, básicamente, un megaóhmetro es un óhmetro mediante el cual se puede aplicar una tensión de comprobación muy elevada (desde 250 V hasta 1.000 V de corriente continua).

Existen en el mercado numerosos tipos de megaóhmetros, todos similares en manejo, por lo que se expondrá el uso del megaóhmetro de la siguiente imagen.

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Megaóhmetro digital

El megaóhmetro cuenta con tres sondas:

  1. Sonda positiva (+): de color rojo.
  2. Sonda negativa (–): de color negro.
  3. Sonda de protección (G): de color verde.

Los megaóhmetros cuentan con una batería interna, la cual habrá de estar cargada para realizar la medida.

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Consejo

Para cargar la batería, es importante seguir las instrucciones del fabricante.

El megaóhmetro cuenta con un display digital y una serie de pulsadores, mediante los cuales se seleccionará, entre otras cosas, la tensión de comprobación.

Partes del megaóhmetro

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Existen dos medidas de aislamiento que han de realizarse en todas las instalaciones eléctricas de baja tensión:

  1. Medida de aislamiento con relación a tierra.
  2. Medida de la resistencia de aislamiento entre conductores polares.

Medida de aislamiento con relación a tierra

Se medirá la resistencia entre todos los conductores del circuito de alimentación (fases y neutro) unidos entre sí con respecto a tierra. Para ello, se conectará el polo positivo del aparato a tierra, se dejarán todos los receptores conectados y sus mandos en posición “paro”, habiendo comprobado la continuidad en la instalación; los dispositivos de interrupción que puedan afectar a la medida se pondrán en posición de “cerrado” y los fusibles instalados como en servicio normal. El polo negativo del megaóhmetro se conectará a la unión de todos los conductores polares, incluido el neutro o compensador.

Medida de aislamiento con relación a tierra

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Medida de la resistencia de aislamiento entre conductores polares

Para esta medida, se desconectarán todos los receptores. Los dispositivos de interrupción y los fusibles se mantendrán igual que en el caso anterior. La medida de la resistencia se realizará entre parejas de conductores polares (fases y neutro).

Medida de aislamiento entre conductores polares

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En ambos casos, el proceso de medida se llevará a cabo sin tensión de alimentación. Las tensiones de comprobación a seleccionar serán las indicadas en el Reglamento electrotécnico de baja tensión (REBT). En este mismo reglamento, se indican los valores de resistencia de aislamiento mínimos que han de presentar las instalaciones.

Medidas de continuidad

Para asegurar la continuidad de los conductores y la no existencia de cortocircuitos, se realizarán cuatro comprobaciones muy simples. Estas pruebas se podrán realizar con el polímetro, si bien, para longitudes de cable importantes, se utilizará el megaóhmetro.

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Recuerde

En este caso, se expondrá la medida con el megaóhmetro, ya que la medida con el polímetro quedó expuesta en anteriores epígrafes.

Comprobación de cable cortocircuitado

Con esta medida, se trata de comprobar que no existe continuidad entre parejas de cables de fase y neutro. En caso de cables con armadura conectada a tierra, se desconectará esta. Al no existir continuidad, el megaóhmetro deberá marcar una resistencia ∞ en cada medida. Si, en cualquier medida, el megaóhmetro marcase 0, querrá decir que esa pareja de cables está cortocircuitada, por lo que habrá que localizar y reparar dicho cortocircuito.

Comprobación de cable cortocircuitado

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Comprobación de cable cortado

Para comprobar que ningún conductor está cortado, es decir, interrumpido, se unirán en un extremo todos los conductores, comprobándose en el otro extremo si existe continuidad entre parejas de conductores, resistencia 0. Si, en algún momento, hubiese una medida de resistencia distinta de 0, significaría que dicho conductor está cortado en algún punto del cable.

Comprobación de cable cortado

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Comprobación entre conductores y tierra

La armadura de los cables normalmente se conecta a tierra, debiendo desconectarse dicha unión para realizar las medidas anteriores. En este caso, habrá que comprobar que ningún conductor está en contacto con la armadura y, por tanto, derivado a tierra. Dicha comprobación se podrá realizar de dos formas distintas:

  1. Conectando todos los conductores menos uno a la armadura y midiendo continuidad entre la armadura y el conductor no conectado a ella. Habrá que repetir para cada conductor.

    Comprobación de derivación a tierra 1

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  2. Midiendo directamente continuidad entre la armadura y cada uno de los conductores.

Comprobación de derivación a tierra 2

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En ambos casos, todas las medidas han de ser 0. Si, en alguna medida, se obtuviese resistencia distinta de 0, querrá decir que dicho conductor está en cortocircuito con la armadura y, por tanto, derivado a tierra.

Se ha descrito la comprobación de continuidad tomando como ejemplo un cable trifásico con armadura, para cualquier otro tipo de cables, como pueden ser cables unipolares, dicha comprobación se realizará de forma análoga.

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Actividades

9. Para diferenciar los conductores de fase, neutro y protección (tierra), se usa un código de colores. ¿Sabría qué color le corresponde a cada conductor?

10. Buscar información y definir los conceptos de cortocircuito y sobrecarga.

4. Resumen

Las magnitudes eléctricas más importantes son la tensión, la intensidad, la resistencia, la energía y la potencia.

Existen dos tipos de corriente eléctrica: la corriente continua (la tensión se mantiene constante a lo largo del tiempo) y la corriente alterna (la tensión varia de valor a lo largo del tiempo siguiendo una forma de onda senoidal).

Las magnitudes eléctricas no son conceptos aislados, sino que están relacionados entre sí mediante expresiones matemáticas. Las principales relaciones entre magnitudes eléctricas son:

  1. Ley de Ohm: I = G · V = V / R
  2. Potencia activa: P = U · I · cosφ
  3. Potencia reactiva: Q = U · I · sinφ
  4. Energía: E = P · t

Para medir tensión, intensidad y resistencia, se utiliza el polímetro. Este cuenta con una serie de bornas, donde se conectarán las sondas de medida según la magnitud a medir. Además, mediante el conmutador giratorio, se ha de seleccionar el campo de lectura deseado. Según la magnitud que se quiera medir, deberá conectarse el polímetro de una forma u otra.

Para medir intensidad en corriente alterna también se puede utilizar la pinza amperimétrica. Esta es similar al polímetro, salvo que posee una pinza abatible, donde se introducirá el conductor por el que circula la intensidad a medir. Además, suelen incluir mas funciones para medir otras magnitudes.

Antes de la puesta en servicio de las instalaciones, habrá que comprobar el aislamiento y continuidad de estas. Para ello, se utiliza el megaóhmetro. Con este aparato de medida se realizarán los siguientes ensayos:

  1. Medida de resistencia de aislamiento con relación a tierra.
  2. Medida de resistencia de aislamiento entre conductores polares.
  3. Comprobación de cable cortocircuitado.
  4. Comprobación de cable cortado.
  5. Comprobación entre conductores y tierra.

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Ejercicios de repaso y autoevaluación

1. De las siguientes afirmaciones, diga cuál es verdadera o falsa.

  1. La potencia activa es aquella potencia necesaria para mantener el campo magnético en las bobinas y el campo eléctrico en los condensadores.
    1. Verdadero
    2. Falso
  2. El campo de lectura es el intervalo de valores en el cual la medida de un instrumento es fiable.
    1. Verdadero
    2. Falso
  3. Para medir intensidad de corriente, ya sea mediante un amperímetro o un polímetro, este ha de conectarse en paralelo con la intensidad a medir.
    1. Verdadero
    2. Falso

2. Enumere las magnitudes eléctricas principales.

3. Dibuje el esquema eléctrico utilizado para medir resistencia con el polímetro.

4. Complete la siguiente frase.

En corriente __________, la tensión no se mantiene constante en el _________, sino que varía según una forma de onda senoidal.

5. ¿Qué ventaja presentan las pinzas amperimétricas frente a los amperímetros y polímetros para medir intensidad de corriente?

6. La borna VΩ del polímetro es utilizada para medir...

  1. ... tensión.
  2. ... resistencia.
  3. ... intensidad hasta 2 A.
  4. ... tensión, resistencia y continuidad.

7. Para realizar medidas de aislamiento y continuidad, ¿han de estar los conductores y receptores con tensión de alimentación? Razone su respuesta.

8. Enumere los valores característicos de la corriente alterna, indicando la forma de representarlos.

9. ¿Qué diferencia existe entre un óhmetro y un megaóhmetro?

10. Describa los pasos a seguir para realizar la medida de aislamiento con relación a tierra.

11. Sabiendo que la tensión eficaz de la red de baja tensión es de 230 V y que la frecuencia es de 50 Hz, calcule el valor máximo de la tensión, el valor instantáneo para t=2 s y el periodo.

12. Escriba las expresiones utilizadas para calcular la potencia activa y la potencia reactiva, indicando cada elemento de las expresiones.

13. Mediante el polímetro de la figura, se desea medir una tensión de 125 V en corriente alterna. ¿Qué campo de lectura seleccionaría? Razone su respuesta.

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14. Enuncie la ley de Ohm, escribiendo la expresión matemática que la define.

15. ¿Qué energía consumirá una bombilla de 100 W, conectada 8 h al día durante 30 días?