Por: Ana Sofía Padilla Alva
Introducción
Un multímetro, también denominado polímetro o tester, es un aparato eléctrico portátil que sirve para medir ciertas magnitudes eléctricas, activas y pasivas, como lo son corrientes, tensiones, resistencias, capacitancia, etc.
Es un instrumento muy utilizado tanto en la industria como en la vida cotidiana, debido a la multiplicidad de sus funciones.
En este artículo nos dedicaremos a hablar de los multímetros desde sus primeras apariciones hasta la actualidad, así como partes, usos e importancia de su calibración.
Magnitud de eléctrica
La magnitud de eléctrica es sumamente amplia pues abarca diferentes mediciones que pueden dividirse en diferentes categorías.
Comenzaremos hablando acerca de la carga eléctrica y la corriente. La carga eléctrica es la cantidad de electricidad almacenada en un cuerpo y su unidad es el Coulomb (C).
Los átomos de un cuerpo en su estado normal tienden siempre a ser neutros, pues la carga de sus electrones (negativa), se anula con la carga de sus protones (positiva). Si alteramos sus electrones, ya sea quitando o añadiendo, podemos generar potenciales tanto positivos (quitando), como negativos (poniendo).
Si por ejemplo tenemos dos cuerpos, uno con un potencial negativo y otro con potencial positivo, entre estos dos cuerpos existe una diferencia de potencial o d.d.p. Cuando estos dos cuerpos se unan mediante un conductor, como siempre van a tender a la neutralidad, existirá por ende un intercambio de electrones, y así es como se genera la corriente eléctrica.
Por otra parte, tenemos la tensión o voltaje (V), que es la diferencia de potencial entre dos puntos. Gracias a la tensión podemos generar corriente por un circuito.
Por ejemplo, en un enchufe hay tensión, pues existe una diferencia de potencial entre sus dos puntos, pero no hay corriente. En cuanto conectamos el circuito al enchufe, ahí es cuando empezará a circular la corriente por el circuito, gracias a que existía la tensión.
La tensión se mide en Volts (V). Cuando la tensión es igual a 0V no hay posibilidad de corriente, en una pila, por ejemplo, indicaría que se ha agotado. Las cargas son las que transportan la energía eléctrica y a cada carga le corresponde la misma tensión.
Los generadores, son aparatos que mantienen esta diferencia de potencial o tensión para que se pueda generar corriente al conectar el circuito. Algunos ejemplos de generadores serían dinamos, alternadores, pilas, baterías, acumuladores y calibradores multifunciones.
Después, tenemos la intensidad de corriente (I) que es la cantidad de cargas que pasan por un punto en un segundo y se mide con la unidad de Ampere (A). Esta magnitud pertenece a las magnitudes de base descritas por el Sistema Internacional (SI). Por ejemplo, una corriente de 1A equivale a una carga por segundo.
Además, tenemos la resistencia eléctrica (R), medida en Ohms (Ω). Cuando los electrones se encuentran en movimiento y se encuentran con un receptor encuentran una “resistencia” para pasar por este y es por eso que se llama resistencia a la dificultad que se ofrece al paso de la corriente.
También tenemos la potencia eléctrica (P) a la cual podemos definir como la cantidad de energía que se genera o consume cada segundo y se mide en Watts (W). Por ejemplo, la potencia de una bombilla sería la cantidad de luz que emite en un determinado tiempo.
Por último, tenemos la energía eléctrica (E), que se traduce a la potencia eléctrica en un determinado tiempo. La energía, se consume, esto quiere decirnos que entre más tiempo se encuentre conectado y encendido un dispositivo más energía va a consumir. También este consumo de energía va a depender de la potencia. Así que la energía eléctrica se mide con base en dos variables la potencia y el tiempo. La fórmula que normalmente se utiliza para obtener la energía eléctrica es E = P.t y la unidad en la que se expresará el resultado es el watt por hora, aunque lo normal es utilizar el kilowatt por hora (Kw.h).
Un poco de historia
La historia de los multímetros, como la de cualquier instrumento, nos lleva por una larga lista de autores y equipos que fueron agregando valor a este gran invento.
El primer instrumento que se considera inspiración fundamental para la elaboración del multímetro es el galvanómetro y apareció en 1820 gracias a Hans Oersted. Este equipo tiene la fusión de la detección de corriente de puntero móvil. Diseñado únicamente para medir corriente eléctrica haciendo que una aguja se moviera. Sus aplicaciones eran más comunes en un laboratorio y no tanto para el trabajo de campo.
Tiempo después, alrededor del año de 1920 un ingeniero de la oficina de correos British Post Office, encargado de reparar y dar mantenimiento a los equipos de telecomunicaciones llamado Donald MacAdie, cansado de tener que transportar múltiples equipos para realizar sus tareas diarias decide inventar un aparato en donde se unieran tres instrumentos diferentes: un amperímetro, un voltímetro y un óhmetro. Es gracias a esto que nace el primer multímetro llamado AVO (por las siglas de los equipos que unifica).
El primer AVO salió al mercado en 1923 y en sus primeras versiones únicamente para circuitos de corriente continua y ya conforme se fue desarrollando más se le agregaron las características para la medición de corriente alterna. Los últimos modelos ya incluían además medidas de capacidad y potencia.
Los multímetros digitales aparecen alrededor de 1950, pero no son utilizados comúnmente hasta 1970. Y actualmente son los más utilizados por su practicidad en las mediciones y las características de alta calidad que suelen presentara.
Funcionamiento y aplicación del multímetro
A grandes rasgos un multímetro se utiliza para medir múltiples magnitudes y en rangos muy variados dentro de un circuito eléctrico.
Algunas, aunque no todas, de las funciones que tiene un multímetro son:
- Medición de resistencia
- Prueba de continuidad
- Mediciones de tensiones de corriente alta y corriente continua
- Mediciones de intensidad de corriente alterna y continua
- Medición de la capacitancia
- Medición de la frecuencia
- Detección de la presencia de corriente alterna
- Etc.
Otro punto importante en el funcionamiento de los multímetros, específicamente los digitales, son los dígitos. Ya que podemos encontrar multímetros digitales desde 3 ½ hasta 8 ½ dígitos, pero ¿qué significa esto? Este término nos indica cuál es el valor máximo que el instrumento puede medir antes de cambiar de rango y perder un dígito de resolución.
Pongamos dos ejemplos sencillos, imaginemos un multímetro de 3 ½ dígitos, este contará con 3 dígitos capaces de medir cualquier numero del 0 al 9, y el dígito de mayor valor únicamente puede ser 1 o 0, por lo tanto, en este caso su lectura mayor podrá ser de 1999.
Por otro lado, imaginemos un multímetro de 3 ¾ dígitos, cuenta con 3 dígitos capaces de arrojar cualquier digito entre 0 y 9, pero el dígito mayor solo puede leerse entre el 0 y el 3, siendo la lectura más grande de 3999.
Además, tenemos el concepto de cuentas, que refiere al valor en el que cambiará de rango el equipo y el valor máximo que puede mostrar el display. Es en realidad un concepto muy sencillo e intuitivo, pues para conocer las cuentas de un multímetro, únicamente hay que colocar el numero de ceros igual al número entero (de los dígitos), después se coloca a la izquierda el valor del denominador. Por ejemplo, un multímetro de 6 ½ dígitos corresponde a 2,000,000de cuentas, pues dos millones tiene 6 ceros y el 2 es el denominador de la fracción.
Por el contrario, para cambiar de cuentas a dígitos simplemente hay que contar el número de ceros que tenga el valor de las cuentas y ese corresponderá al entero en los dígitos y el dígito mayor de las cuentas corresponde al denominador y el denominador menos 1, corresponde al numerador de la fracción. Un ejemplo sería, 400,000 cuentas equivalen a 5 ¾ dígitos, pues tenemos cinco ceros y nuestro numero mayor es 4, que corresponde al denominador, posteriormente restamos 4 – 1 = 3 y por ende este será nuestro numerador.
Partes y características de un multímetro
En general lo multímetros constan de componentes básicos que nos van a permitir realizar las diferentes mediciones de manera práctica y eficaz.
- Pantalla o display: En esta parte se observan las lecturas y dependiendo del tipo de multímetro pueden ir de los 3 ½ hasta los 8 ½ dígitos. Además, podemos observar el indicador +/-.
- Conexiones principales: por lo regular los multímetros cuentan con hasta cuatro conexiones, aunque generalmente son dos las que se utilizan al mismo tiempo.
- Común: para todo tipo de mediciones con cable negro y rojo.
- Volts, Ohms y frecuencia: utilizada para medir el voltaje con el cable rojo y el negro.
- Amperes y miliamperes: mediciones de corriente con el cable rojo y negro,
- Alta corriente: conexión que suele estar separada.
- Selector: perilla giratoria que sirve para seleccionar el tipo de medición y el rango.
- Botones: Utilizado para activar algunas otras funcione del dispositivo.
- Puntas de prueba: Flexibles, aisladas y se conectan al multímetro. Sirven como el conductor del objeto en prueba. Diferenciadas con los colores rojo y negro.
Tipos de multímetros
Multímetros análogos
Un multímetro análogo es un instrumento especial para laboratorios, de campo especializado, muy útil y variable. Es capaz de medir voltajes en corriente alterna y corriente directa, corriente, ganancia de transistor, caída de voltaje de diodos, resistencia, capacitancia e impedancia. Mediante el principio del galvanómetro y su funcionamiento, cuenta con una aguja que se mueve sobre una escala. Los aparatos digitales son habitualmente más resistentes que los analógicos, pero también tienden a malograrse si se les pone en una escala menor a la señal.
Con los multímetros analógicos, las mediciones de voltaje se pueden realizar sobre el rango de 0.4 mV hasta 1000 V con una exactitud de 0.1%. En cuanto a las mediciones de corriente, estas se pueden ejecutar desde 0.1 μA hasta 10 A, con una exactitud de 0.2%. Con respecto a las mediciones de resistencias, estas se pueden efectuar tan altas como 40 MΩ con una exactitud de 1%. Las mediciones de resistencia de menor valor cuentan con una exactitud de 0.2%. Todas estas especificaciones siempre van en relación con el multímetro que se esté analizando y siempre es recomendable leer las especificaciones técnicas que trae consigo cada instrumento.
Multímetros digitales
Este aparato usa los circuitos para convertirlos de valores analógicos a valores digitales para luego mostrarlo en una pantalla.
La mayoría de los multímetros digitales son instrumentos de medición portátiles que funcionan con baterías. Algunos cuentan con un diseño robusto que permite soportar los rigores de mediciones de campo.
Para obtener la medición de voltajes de corriente alterna (CA), se incluye un rectificador en el diseño del instrumento de medición. Debido a que la exactitud de los rectificadores no es tan alta como la de los circuitos de medición de voltaje de corriente directa (CD), la exactitud general de los instrumentos de medición de CA es menor que cuando se miden voltajes de CD.
Calibrador de procesos
El calibrador o calibrador de procesos sirven básicamente en la técnica de medición, control y regulación para el ajuste y la verificación en instalaciones de control e instrumentación. El calibrador tiene diferentes magnitudes que deben ser atribuidas a señales de medida normalizadas.
Suelen funcionar mediante baterías y desempeñan su trabajo fundamentalmente en campo. Sus prestaciones metrológicas suelen ser buenas ya que actuarán como la referencia en los controles de la instrumentación de campo.
Los calibradores de proceso disponen de uno o varios canales de entradas y salidas de señales eléctricas para el control de la instrumentación presente en los procesos industriales.
Multímetros de banco
Un multímetro de banco es un multímetro digital que incorpora una pantalla dual y es especialmente adecuado para las necesidades de medición de alta precisión, multifunción y automática.
Pueden ser usados en el laboratorio o en aplicaciones de pruebas automáticas. Estos instrumentos programables están diseñados para precisión, ejecución y funcionalidad, haciéndolos ideales para pruebas automáticas y diagnósticos de fallas.
Multímetros de valor verdadero eficaz (RMS)
Un dispositivo de verdadero valor eficaz (rms =valor cuadrático medio) es una de tres herramientas que puede medir corriente alterna (CA) o tensión de CA.
El rms calcula esencialmente el valor equivalente de corriente continua (CC) de una forma de onda de CA. Más técnicamente, determina el valor “eficaz” o el valor de calor de la CC de cualquier forma de onda de CA.
Un medidor de verdadero valor eficaz más sofisticado puede medir con precisión ondas puras y las ondas no sinusoidales más complejas. Las formas de onda pueden distorsionarse por cargas no lineales, tales como variadores de velocidad u ordenadores. Un medidor promedio tratando de medir ondas distorsionadas puede obtener un 40 % menos o un 10 % más en sus cálculos.
Importancia de la calibración de multímetros
Como en cualquier otro instrumento, los multímetros muchas veces son críticos dentro de diferentes procesos en la industria y deben ser equipos que devuelvan mediciones confiables para poder tomar las decisiones pertinentes con respecto al proceso o en una determinada emergencia.
Contar con equipos calibrados no es únicamente parte de las normas del país e internacionales, si no que se vuelve una práctica ética para poder garantizar productos y servicios de calidad basados en mediciones confiables y corregidas.
Conclusiones
La historia del multímetro es sumamente interesante y a lo largo del tiempo nos ha permitido realizar mediciones en muchos tipos de industrias. Es un instrumento crítico y clave en múltiples procesos y debemos de darle la atención suficiente para mantener nuestros instrumentos al día en mantenimiento, calibración y especificaciones para nuestros procesos. Existen laboratorios de calibración como LACE, que pueden brindarte soluciones integrales no solo en materia de eléctrica.
Bibliografía
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