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FUCIONAMIENTO DE UN POLÍMETRO

El polímetro, es un instrumento casi imprescindible, mejor dicho, imprescindible para cualquier electrónico o electricista, y del que quizá sólo aprovecharás un 10% en la práctica. Entonces, dirás ¿para qué me sirve aprender el 90% restante? Pues a una mente estática para nada, pero tú, que eres una “Mente inquieta” y te fascina saber cómo funcionan las cosas, obtendrás cultura general técnica. Además, así tendrás los conocimientos que normalmente sólo se adquieren cuando se estudia alguna profesión del ramo, y cuando surja un tema de este tipo estarás preparado para rebatir algo de lo que sabes, y decir con orgullo: ¡¡no, eso no es así!!, maravillando al personal.

¿Para qué sirve un polímetro?

Multimetro1La palabra ya lo define: del griego poli = “muchos” y métron = “medida”, o sea, medidor de muchas cosas. En los primeros tiempos los medidores de magnitudes eléctricas se utilizaban por separado, y así, se necesitaba un voltímetro para medir voltios (voltaje), un amperímetro para medir amperios (corriente), un ohmímetro para medir ohmios (resistencia), etc. El polímetro vino a englobar todos esos instrumentos, y ahora con uno solo cubrimos la mayoría de las necesidades de medición en los circuitos eléctricos. Simplemente moviendo un conmutador en el frontal del aparato, podemos seleccionar el tipo de medición que vamos a realizar.

Multimetro3Básicamente, un polímetro consta de un circuito “captador”, que toma una pequeña muestra de la señal que se desea medir; y de un visualizador, que puede ser mecánico (un galvanómetro que mueve una aguja sobre una escala graduada) o digital (un display que muestra directamente la medida en forma de dígitos).

Si ya has adquirido tu polímetro vamos a practicar con él. Para empezar habrás observado que tiene dos cables con sus correspondientes puntas o terminales, uno de color negro y otro rojo. El negro o terminal negativo, está conectado a un borne del aparato marcado como “común”, o “com” del inglés “common”; y el rojo, o terminal positivo, está conectado a un borne que tiene marcados los signos de voltaje (V), ohmios o resistencia (O), y miliamperios de corriente (mA).

Medición de voltajes corriente alterna

Multimetro ondaEl voltaje es una diferencia de potencial eléctrico entre dos cargas. Por ejemplo, cuando vas a comprar una lámpara sabes perfectamente de qué voltaje la tienes que adquirir, así como su potencia. En España el voltaje en los hogares es de 220V, y eso es algo que no le suena extraño a nadie que viva en ese país. Pero, cuando vayamos a medir voltaje tenemos que hacer una importante distinción: asegurarnos de si es de corriente alterna o de corriente continua. Nuestro polímetro puede medir ambos tipos de corriente, pero voy hacer un paréntesis para explicarte algo muy interesante sobre ellos:Tienes que saber, que el voltaje que se produce industrialmente y que se distribuye hasta los hogares es siempre de corriente alterna, pues es generado por un aparato llamado “alternador”, el cual hace que la corriente cambie de sentido (alterne su polaridad) un número de veces determinado en cada segundo.

En España esa frecuencia de cambio de sentido es 50 ciclos por segundo. Este tipo de corriente tiene una peculiaridad: aunque su nivel medio sea 220V,en realidad, en cada ciclo (20 milisegundos) la corriente parte de cero voltios y sube hasta un máximo positivo, seguidamente se va reduciendo de nuevo hasta cero, pasa a un máximo negativo, y de nuevo regresa a cero voltios. En ese ciclo se ha completado lo que se llama una onda sinusoidal, cuyo símbolo habrás visto muchas veces.

Si en tu hogar, hipotéticamente, redujésemos esa frecuencia alterna de 50 ciclos por segundo a sólo 1 ciclo por segundo, observando una lámpara de filamento encendida podrías percatarte con toda claridad, cómo en cada medio segundo la lámpara se va iluminando progresivamente hasta un máximo, y después apagándose hasta llegar a cero, repitiéndose el proceso en el otro medio segundo. En ese periodo completo la corriente ha ido primero en un sentido durante medio segundo y después en el otro sentido durante el medio segundo restante, pero con un nivel ascendente y descendente.

Multimetro4En la realidad nosotros eso no lo percibimos y vemos siempre la lámpara encendida, porque a 50 ciclos el ojo humano es incapaz de seguir el curso de los destellos a la velocidad que se producen. La única forma de distinguirlos  sería utilizando un aparato llamado estroboscopio, muy usado en diversas profesiones para determinar la frecuencia de sistemas oscilantes o rotatorios; pero eso es otra historia ajena en la que no nos vamos a detener. Explicado esto, ya puedes imaginar que un aparato de medida tiene que realizar algún tipo de corrección para poder mostrar el voltaje de corriente alterna, pues ninguna aguja, ni tampoco un visualizador digital, serían capaces de seguir la curva del voltaje a la velocidad de 50 veces en un segundo. Por eso, cuando ponemos nuestro polímetro (diremos más propiamente voltímetro, ya que vamos a medir voltios) en posición de medir voltaje de corriente alterna, en realidad internamente el aparato rectifica esa corriente y la convierte en corriente continua, la cual sí puede ser medida, porque mantiene siempre la misma polaridad en el tiempo. Para medir voltajes de corriente alterna tenemos que seleccionar previamente en nuestro polímetro la posiciónACV.

En muchos polímetros, y también en el de nuestra imagen, viene marcada comoVCA, en inglés “Alternating CurrentVolts”, o “Voltios de CorrienteAlterna”. Dentro de ella seleccionaremos la escala que nos interesa utilizar. Si deseamos medir el voltaje de un enchufe de nuestro hogar, sabemos que deberían ser 220V.En el caso del polímetro de la imagen, disponemos de sólo dos escalas, una que mide hasta 750V, y otra hasta 200V. Lógicamente, tenemos que mover el selector hasta la posición de 750, puesto que la de 200 se nos queda corta y mostraría un error.

Una vez colocado el selector enACV750V, introducimos los terminales en el enchufe. Da igual el color de cada punta, porque en corriente alterna el rectificador interno del polímetro va a orientar la corriente en el sentido correcto. En el visualizador digital se mostrará la tensión en voltios que nos llega de la red eléctrica. El mismo proceso sirve para cualquier punto de una red, circuito, etc., en el que sepamos que hay voltajes de corriente alterna, por ejemplo el secundario de un transformador.

En cualquier caso, debes saber que los voltajes se miden siempre en paralelo con la fuente, nunca en serie. Así, para saber la tensión que llega a una lámpara, hay que colocar las puntas del polímetro en cada borne de la lámpara, y no en serie con ella.

Medición de voltajes corriente continuA

Multimetro5Hemos aprendido qué es la corriente alterna y cómo medir su voltaje con el polímetro. En esta segunda parte aprenderás a utilizar el polímetro para medir voltajes e intensidades de corriente continua.

Antes de nada, para aquellos que son profanos en la materia, hagamos la pregunta de rigor: ¿qué es la corriente continua?

La corriente continua es aquella cuya polaridad no cambia de sentido, al contrario que la corriente alterna, que fluye cíclicamente primero en un sentido y después en el contrario. Digamos, que la corriente eléctrica es un movimiento de electrones que se produce dentro de un material conductor. La dirección que toma este flujo de electrones viene determinada por la polaridad del voltaje de la fuente (la denominada “fuerza electromotriz”).

Así, en una pila o una batería eléctrica, la polaridad es fija, y en consecuencia los electrones siempre fluirán en el mismo sentido cuando cerremos el circuito entre sus terminales. La abreviatura de la corriente continua es C.C., pero es usual verla en más de una ocasión identificada con sus siglas en inglés D.C.(direct current) o corriente directa.

En nuestro polímetro, es posible que la escala de voltaje de corriente continua esté identificada con las siglas inglesas DCV (direct current volts); y la escala que mide intensidades de corriente continua como DCA(direct current ampers). La forma de medir los voltajes de corriente continua es similar a cómo lo hacíamos cuando medíamos voltajes de corriente alterna, es decir, poniendo los terminales en paralelo con los extremos de la fuente de tensión. Pero, así como en corriente alterna era indistinto el orden en que conectábamos los terminales del polímetro, en este caso es necesario respetar la polaridad. Por tanto, hay que identificar previamente cual de los extremos de la fuente es el positivo y cual el negativo.

Por ejemplo, en una pila eléctrica los terminales vienen identificados con los signos + (positivo) y – (negativo); para medir su voltaje, hay que colocar el terminal rojo del polímetro al borne positivo de la pila, y el terminal negro al borne negativo. Si se hiciese al revés, en un polímetro digital nos daría un valor con signo negativo, mientras que en un polímetro con aguja móvil (galvanómetro) ésta intentaría desplazarse en sentido contrario al de la escala, golpeando contra el límite mecánico que posee, pudiendo llegar a destruirse si el nivel de voltaje a medir es muy alto.

Al igual que sucedía con las medidas de corriente alterna, nuestro polímetro dispone de varias escalas para adaptarlas a los valores que deseamos medir. En el polímetro que hemos elegido para servir de ejemplo, la escala de voltios de corriente continua (DCV) está dividida en 5 niveles: 200 milivoltios (0,2 voltios) , 2000 milivoltios (2 voltios), 20 voltios, 200 voltios y 1000 voltios.

Supongamos que deseamos medir el voltaje de una pila normal de nuestro mando a distancia, cuyo valor cuando está totalmente cargada es de 1,5 voltios (si es nueva puede superar los 1,5 V).

Multimetro graf1Para comprobar el voltaje tendríamos que situar el selector en la posición de 2000 milivoltios (2 voltios), por ser la más próxima superior al voltaje que deseamos medir. Obvia decir, que el terminal negro debe estar conectado al borne negativo, y el terminal rojo al positivo.

No sólo podemos medir los voltajes de las fuentes de tensión continua, tales como una pila, la batería del coche, el alimentador del ordenador portátil o el cargador del teléfono móvil; también podemos medir las caídas de tensión en una carga ¿qué es eso? Lo explicaré:

Cuando alimentamos un circuito con una fuente de tensión continua, los diferentes componentes electrónicos de ese circuito presentan una resistencia (una carga), y por tanto dejarán pasar más o menos corriente a través de ellos (a mayor resistencia menor corriente y viceversa); el valor de esa resistencia provocará que “caiga” más o menos voltaje entre los extremos del componente.

Hagamos un sencillo diseño eléctrico con una pila y dos resistencias iguales para medir las caídas de tensión:

Multimetro graf2Tenemos una pila de 12 voltios y dos resistencias de 100 ohmios cada una. Como ambas resistencias tienen el mismo valor, es evidente que el voltaje de la fuente de 12 voltios tendrá que repartirse por igual entre ellas. Por tanto, si colocásemos las puntas del polímetro entre los extremos de cada resistencia, el valor de caída de tensión que nos daría en cada una sería 6 voltios.

Esto es muy gráfico, pero poco agradecido para alguien que le busque un sentido práctico al circuito, así que hagamos un verdadero ejemplo práctico: imagina que quieres poner un par de lámparas en el maletero de tu coche para iluminar mejor el espacio. Sabes que la batería de tu coche es de 12 voltios, así que necesitarás comprar dos lámparas de 12 voltios y conectarlas en paralelo. Pero, resulta que tenías por ahí dos lámparas de bicicleta de 6 voltios cada una, así que vas a darle utilidad y de paso te ahorras un dinerito.

Lo primero que pensarás es ¿cómo voy a conectar dos lámparas de 6 voltios a una batería de 12 voltios?, lo más seguro es que se fundan nada más cerrar el circuito.Aquí es donde vamos aplicar el fundamento de las caídas de tensión en las resistencias de nuestro circuito anterior.

Si las dos lámparas son exactamente iguales (en la práctica nunca existen dos componentes idénticos pero sus diferencias resistivas serán muy pequeñas y pueden despreciarse) y las conectamos en serie, en vez de en paralelo, es evidente que el voltaje de la fuente tendrá que repartirse por igual entre ambas lámparas; de esta forma las dos equivalen a una sola lámpara de 12 voltios. Si colocas el polímetro entre los extremos de las lámparas, observarás que caen 6 voltios en cada una de ellas, así que ambas están trabajando a su voltaje correcto.

Lógicamente, este circuito no es el colmo del diseño, y no nos van a dar el premio Nóbel por ello, pues hay una pequeña pega técnica en su funcionamiento, y es que, si una de las lámparas se funde, la otra también dejará de funcionar, ya que ambas cierran el circuito en serie con la fuente de alimentación. Pero, nuestro ejemplo práctico está planteado, que es lo que interesaba.

El ejemplo de las lámparas nos sirve para cualquier otro componente resistivo que esté incluido en un circuito electrónico.Y he dicho bien., “resistivo”, porque hay algunos componentes que no lo son y nos pueden falsear las mediciones, por ejemplo los condensadores electrolíticos, que son “reactivos”.

Medición de intensidad

Hasta ahora nos hemos dedicado a medir voltajes de corriente continua. Seguidamente aprenderás a medir intensidades de corriente continua. ¿En que se diferencian?, pues en que el voltaje es la fuerza que empuja los electrones, y la intensidad de corriente es el volumen de esos electrones que circulan por el conductor entre el polo negativo y el polo positivo de la fuente.

Haciendo un simil con una electrobomba de agua, la capacidad de impulso de la bomba sería el equivalente a la fuerza electromotriz (voltaje), y el caudal de agua que circula por la tubería sería la intensidad de corriente (los amperios).

Tomemos de nuevo nuestro polímetro, verás que existe una escala para medir corrientes continuas que está identificada como DCA(direct currente ampers). Como ya sabes, las corrientes se miden en amperios (A), pero en muchas ocasiones esta unidad es muy alta y se tienen que utilizar submúltiplos: miliamperios (mA) o microamperios uA). Nuestra escala está dividida en 200 uA, 2000 uA(2 mA), 20 mA, y 200 mA. Para las corrientes superiores a 200 mA tenemos un borne aparte que puede medir hasta 10A.

Para medir corrientes continuas hay que situar los terminales del polímetro en serie con el circuito que deseamos medir, NUNCA EN PARALELO como hacíamos cuando medíamos voltajes, porque destruiríamos nuestro polímetro.

¿Porqué hay que ponerlo en serie y no en paralelo? La corriente en un circuito serie es siempre la misma en cualquier punto que elijamos.Tomemos el mismo ejemplo de las lámparas conectadas a una batería de 12 voltios; para medir la corriente que circula por ellas, tenemos que abrir el circuito en cualquier punto e intercalar nuestro polímetro en él, por tanto el aparato va hacer de conductor que cierra el circuito. De la corriente que pasa por el polímetro se toma una pequeñísima muestra, y su valor proporcional será mostrado como indicación de la cantidad de corriente total que está circulando en ese momento por el circuito.

Multimetro graf3Si ignoramos qué nivel de corriente máximo puede circular por el circuito, seleccionaremos en el polímetro la escala más alta e iremos reduciendo hasta que se encuentre dentro del margen medible. Pero ya adelanto, que con un simple cálculo mental podemos saber cual es ese máximo de corriente, pues la intensidad en amperios es el resultado de dividir el voltaje (en voltios) entre el valor de la resistencia (en ohmios), y así, si la fuente son 12 voltios, es evidente que con solo 1 ohmio de resistencia la corriente máxima que podría circular serían 12 amperios; con una resistencia de 2 ohmios serían 6 amperios; con 4 ohmios 3 amperios; con 6 ohmios 2 amperios, etc.

Como ejemplo, una lámpara del intermitente del coche, si su resistencia fuese de 120 ohmios, la corriente que circularía por ella sería de 12/120=0,1 amperios, o lo que es lo mismo, 100 miliamperios. Aunque tengo que decir, que una lámpara, sea de corriente alterna o de corriente contínua, nunca trae especificada su resistencia eléctrica, sino su potencia y voltaje de utilización; por ejemplo, en la tienda encontrarías lámparas de 220V/40W, 220V/60W, 12V/1,2W, etc. En este caso, conociendo la potencia de la lámpara y el voltaje aplicado, podemos saber qué corriente circularía por ella antes de colocar el polímetro entre sus extremos, simplemente con dividir la potencia (en vatios) entre el voltaje (en voltios).

Multimetro graf4Hagamos la prueba: tenemos una lámpara de 12 voltios y 1,2 vatios; la corriente que circularía por ella sería 1,2/12=0,1 amperios, o lo que es lo mismo, 100 miliamperios. Por tanto, ya sabemos que la escala a seleccionar en nuestro polímetro tiene que ser la de 200 miliamperios, por ser la inmediata superior a la corriente que deseamos medir.

Al conectar nuestro polímetro en la escala de corriente continua en serie con el circuito, el medidor nos mostrará la intensidad de corriente real en amperios que está circulando. Nuestro polímetro es capaz de medir intensidades máximas de 10A. Para medir estos valores tendremos que poner el cable de color rojo en la posición 10ADC.

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