Clasificación de Instrumentos de Medición

Instrumentos de Medición: Definición, Clasificación y Características

Un instrumento de medición es un dispositivo utilizado para cuantificar cantidades físicas y eléctricas. El concepto de medición implica fundamentalmente la comparación de dos cantidades que comparten la misma unidad. Una de estas cantidades tiene una magnitud desconocida, que luego se compara con un valor estándar predefinido. A través de esta comparación, se obtiene un resultado numérico que representa el valor medido de la cantidad desconocida.

Los instrumentos de medición se pueden clasificar en tres tipos principales:

• Instrumentos Eléctricos

• Instrumentos Electrónicos

• Instrumentos Mecánicos

Los instrumentos mecánicos están diseñados principalmente para medir cantidades físicas. Son adecuados para aplicaciones que involucran condiciones estáticas y estables. Sin embargo, su limitación radica en su incapacidad para responder eficazmente a condiciones dinámicas o que cambian rápidamente. Por ejemplo, pueden no capturar con precisión eventos transitorios o fluctuaciones en parámetros físicos.

Por otro lado, los instrumentos electrónicos ofrecen una ventaja significativa con sus tiempos de respuesta rápidos. En comparación con los instrumentos eléctricos y mecánicos, pueden detectar y reaccionar rápidamente a cambios en la cantidad medida. Esto los hace ideales para aplicaciones que requieren monitoreo y medición en tiempo real de fenómenos que varían rápidamente.

Los instrumentos eléctricos están diseñados específicamente para medir cantidades eléctricas como corriente, voltaje y potencia. Ejemplos de instrumentos de medición eléctrica incluyen el amperímetro, el voltímetro y el vatímetro. El amperímetro se utiliza para medir la corriente eléctrica en amperios, el voltímetro se emplea para medir el voltaje y el vatímetro se utiliza para determinar la potencia eléctrica. La clasificación de los instrumentos eléctricos a menudo depende de los métodos utilizados para mostrar o representar la lectura de salida. Diferentes instrumentos pueden usar cuadrantes analógicos, pantallas digitales u otros medios para transmitir los valores medidos, cada uno con su propio conjunto de ventajas y aplicaciones según los requisitos específicos de la tarea de medición.

Tipos de Instrumentos Eléctricos

En este artículo, exploraremos los diversos tipos de instrumentos eléctricos, cada uno con sus características únicas y aplicaciones.

Instrumentos Absolutos

Un instrumento absoluto determina el valor de una cantidad medida basándose en constantes físicas. Estas constantes físicas pueden incluir parámetros como el ángulo de desviación, grados específicos o constantes del metro. Para obtener el valor de la cantidad medida desde un instrumento absoluto, generalmente se requieren cálculos matemáticos para interpretar la relación entre la constante física observada y la cantidad que se mide.

Un ejemplo principal de un instrumento absoluto es el galvanómetro tangencial. En este dispositivo, la magnitud de la corriente que pasa por su bobina se calcula utilizando la tangente del ángulo de desviación de la bobina, junto con factores como la componente horizontal del campo magnético terrestre, el radio de la bobina y el número de vueltas de alambre. Debido a su dependencia de relaciones físicas precisas y la necesidad de cálculos detallados, los instrumentos absolutos se utilizan comúnmente en entornos de laboratorio donde las mediciones precisas y fundamentales son esenciales.

Instrumentos Secundarios

Los instrumentos secundarios muestran la magnitud de la cantidad medible a través de la desviación. Para una medición precisa, es crucial calibrar estos instrumentos contra un instrumento estándar. A diferencia de los instrumentos absolutos, los instrumentos secundarios proporcionan una salida directa, eliminando la necesidad de cálculos matemáticos complejos para determinar el valor medido. Esta simplicidad los hace altamente prácticos para una amplia gama de tareas de medición cotidianas.

Instrumentos Digitales

Los instrumentos digitales presentan su salida en formato numérico, ofreciendo varias ventajas sobre sus contrapartes analógicas. Uno de los beneficios clave es la mayor precisión, ya que las lecturas digitales eliminan el potencial de error humano asociado con la lectura de escalas analógicas. Esto hace que los instrumentos digitales sean particularmente adecuados para aplicaciones donde la precisión es de suma importancia, como en la investigación científica, la ingeniería y el control de calidad industrial.

Instrumentos Analógicos

Los instrumentos analógicos se caracterizan por una salida que varía de manera continua. Generalmente tienen un puntero que se mueve a lo largo de una escala calibrada para indicar la magnitud de la cantidad medible. Los instrumentos analógicos se pueden clasificar aún más en dos subtipos:

Instrumentos de Tipo Nulo

Los instrumentos de tipo nulo utilizan una desviación cero o nula para indicar la magnitud de la cantidad medida. Estos instrumentos son conocidos por su alta precisión y sensibilidad. Funcionan sobre el principio de comparar una cantidad conocida con una cantidad desconocida. Cuando los valores de las cantidades conocidas y desconocidas son iguales, el puntero del instrumento muestra una desviación nula o cero. Los instrumentos de tipo nulo se utilizan comúnmente en potenciómetros y galvanómetros para identificar con precisión los puntos nulos, que son esenciales para mediciones precisas en diversas aplicaciones eléctricas y electrónicas.

Instrumentos de Tipo Desviación

Los instrumentos de tipo desviación determinan el valor de la cantidad medida basándose en la desviación de un puntero. Cuando la cantidad medida actúa sobre el instrumento, causa que el puntero del sistema móvil (que está montado en una escala calibrada) se desvíe. Al observar la posición del puntero en la escala, se puede determinar la magnitud de la cantidad medida.

Los instrumentos de tipo desviación se pueden subdividir en tres categorías:

• Instrumentos Indicadores: Estos instrumentos están diseñados para mostrar directamente la magnitud de la cantidad medida. Generalmente tienen un dial con un puntero que se mueve sobre una escala graduada. Ejemplos de instrumentos indicadores incluyen voltímetros, amperímetros y medidores de factor de potencia, que se utilizan ampliamente para monitorear y medir parámetros eléctricos en diversos circuitos y sistemas.

• Instrumentos Integradores: Los instrumentos integradores se utilizan para medir la energía total suministrada durante un período específico. La energía total medida por estos instrumentos se calcula como el producto del tiempo y la cantidad eléctrica medida. Ejemplos comunes de instrumentos integradores son los medidores de energía, vatímetros-hora, que son esenciales para facturar con precisión a los consumidores por la energía eléctrica que consumen.

• Instrumentos Registradores: Los instrumentos registradores se utilizan para documentar las condiciones del circuito en intervalos regulares. Generalmente tienen un sistema móvil que lleva un bolígrafo o estilete, que toca ligeramente una hoja de papel u otro medio de grabación. A medida que cambia la cantidad eléctrica medida, el movimiento de la bobina se traza en el medio de grabación, creando una curva que ilustra la variación de la cantidad eléctrica a lo largo del tiempo. Esta representación gráfica es invaluable para analizar tendencias, diagnosticar problemas y monitorear el rendimiento de los sistemas eléctricos.

En comparación con los instrumentos eléctricos y mecánicos, los instrumentos electrónicos generalmente exhiben tiempos de respuesta significativamente más rápidos. Esta rápida respuesta les permite detectar y reaccionar rápidamente a los cambios en las cantidades eléctricas, lo que los hace altamente adecuados para aplicaciones que requieren monitoreo y análisis en tiempo real, como en sistemas de adquisición de datos de alta velocidad, sistemas de control y tecnologías de comunicación modernas.