Artículos Técnicos

El factor de calidad en las conexiones eléctricas

La medición de magnitudes físicas, tanto pequeñas como grandes, representa siempre una gran dificultad en todos los ámbitos y la medición de resistencia eléctrica no es la excepción. Valores tan altos como 1 G? y valores por debajo de 1? son constantemente requeridos y demandados en los equipos de medición

Por Ismael González García / Imágenes: cortesía KoCoS Energía de México

Para la ingeniería eléctrica, la ley de Ohm es fundamental, ya que define la relación entre tres magnitudes primordiales relacionadas con la electricidad: la corriente, el voltaje y la resistencia. Cuando un voltaje es aplicado a un circuito, el cual contiene un resistor, la corriente fluye en cumplimiento a la ley de Ohm. Actualmente, en el mercado hay una gran cantidad de equipos de medición que se especializan en calcular y mostrar el valor de la resistencia eléctrica, ya sea que usen la tecnología de los dos conductores, o bien, la de los cuatro conductores.

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Para calcular y mostrar el valor de la resistencia eléctrica se puede usar tecnología de dos o de cuatro conductores

Por su parte, el método de los dos conductores es usado para casos en los que se requiera medir altos valores de resistencia y sin necesidad de un mayor nivel de exactitud. Empleando esta técnica, la resistencia de los cables y puntas de medición tiene siempre cierta influencia en el resultado y, por tanto, interviene en el incremento del error de la medición. Para poder realizar mediciones de resistencia de magnitudes pequeñas hay equipos en el mercado, como el microhmetro PROMET SE, que hace uso del método de los cuatro conductores. Mediante este procedimiento, al emplear en total cuatro conductores individuales para la medición, dos de ellos se utilizan para inyectar corriente eléctrica al objeto de prueba y los otros dos para calcular la caída de voltaje a través del mismo. Después de este paso puede calcularse el valor de la resistencia eléctrica, simplemente empleando la ley de Ohm, al dividir el valor de la caída de voltaje entre la magnitud de corriente inyectada.

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Método de los cuatro conductores para medición de resistencia de contactos con alta exactitud

De la misma forma, es posible realizar la medición de la resistencia al objeto de prueba, inyectando diferentes magnitudes de corriente eléctrica y la lógica podría indicar que los valores obtenidos tendrían que ser los mismos. En efecto, esto debería ser verdad, pero no lo es del todo, debido principalmente a la sensibilidad y exactitud del circuito encargado de medir la caída de voltaje. Esto quiere decir que, entre mayores sean las caídas de voltaje producidas en el objeto de prueba, menores serán las dificultades que experimente el circuito empleado para el cálculo de la resistencia dentro del equipo de medición y, a su vez, mayores las exactitudes obtenidas en el mismo. En consecuencia, corrientes de prueba tan altas como 200 amperes generan valores de caídas de tensión mayores e igualmente, mayor exactitud. Por lo tanto, para los casos de medición de resistencia eléctrica del orden de los micro-ohms comúnmente se recurre al método de cuatro conductores con corrientes de prueba de esta magnitud.

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Colocación de sensor de temperatura para corrección de valores a los de referencia

Corrección por temperatura
Aunado a esto, es importante considerar siempre que la resistencia eléctrica de cualquier material se ve influida por la temperatura del mismo. Dependiendo del grado de exactitud requerido, algunas veces es necesario mantener la temperatura ambiente a un nivel constante; sin embargo, tal exigencia sólo es posible bajo condiciones de laboratorio, ya que no es posible controlar la temperatura en la mayoría de los casos. Para poder cumplir con las condiciones más exigentes de exactitud se tienen que realizar compensaciones por temperatura. Para lo cual, se puede conectar un sensor de temperatura al equipo medidor de resistencia y, tomando en cuenta la temperatura del equipo, el valor de la resistencia calculada es corregido para que corresponda a la de referencia de 20 °C.

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Determinación del factor de calidad mediante el empleo de dos canales de medición de caída de tensión y una fuente inyectora de corriente de prueba

El factor de calidad K en las conexiones eléctricas
El factor de calidad K se obtiene como resultado de la división entre la resistencia de la conexión (Rv) que hay en la conexión a lo largo de la longitud en la cual se traslapa los conductores (Lv) y la resistencia de la barra de bus (Rsch) sobre una longitud (Lsch) igual a la anterior (Lv=Lsch). En el contexto de la transmisión de alta corriente, hay un problema cuando la resistencia de la conexión es muy alta en los puntos de empalme. Es así que, la resistencia se ve alterada por un variado número de razones y tiende a incrementar con el paso del tiempo debido al envejecimiento de las partes, lo cual se manifiesta a través de pérdidas por calor, que a su vez influyen en la longevidad y pueden incluso dar como resultado la falla por completo de la conexión. Ante esto, el desarrollo de equipos más confiables puede determinar la calidad de la conexión para, al mismo tiempo,  determinar su confiabilidad y, en consecuencia, el resultado es una medida que indica qué tan buena es una conexión o qué tan bien fue realizada para valorar su calidad a largo plazo. Finalmente, si la conexión podrá conservar su valor de resistencia de contacto con el paso del tiempo y por largos periodos en el transcurso de su vida útil, tomando en cuenta que la estabilidad de largo plazo en la conexión debe tener valores de K ? 1.5.
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Ismael González García
Estudió Ingeniería eléctrica en la ESIME-IPN en la Ciudad México y es maestro en Ciencias por parte de la SEPI-ESIME-IPN. Ha tenido una trayectoria laboral completa en el área de equipos de prueba para la industria eléctrica y actualmente es el encargado de atención a clientes a nivel nacional en la compañía KoCoS Energía de México, S. de R.L. de C.V.

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