Pinza amperimetrica

De los fundamentos de la ingeniería eléctrica se sabe que la corriente debe medirse siempre en una línea hacia el consumidor, ya que la corriente máxima viene determinada por la menor resistencia de la red eléctrica. Sin embargo, a menudo no es posible dividir el circuito con un multímetro para medir la corriente, o la corriente en el sistema de alimentación alterna es muy alta, por lo que no es posible medir la corriente de contacto. En estos casos es cuando se hace necesaria una pinza amperimétrica.

¿Cómo mide la corriente eléctrica una pinza amperimétrica?
Alrededor de cada conductor eléctrico, a través del cual fluye la corriente, un campo magnético se extiende linealmente con respecto a la corriente que fluye. En el caso de la corriente continua, se trata de un campo magnético de CC y, en el caso de la corriente alterna, de un campo magnético alterno. Las pinzas de medición utilizan este efecto y miden la corriente a través de un sensor Hall (corriente continua) o a través de un tipo de transformador (corriente alterna), dependiendo del tipo de corriente.

¿Qué pinza amperimétrica se debe utilizar?
La selección de las pinzas de medición depende de varios factores. El primer factor es la naturaleza de la corriente. La pinza amperimetrica para corriente alterna es el más utilizado. Para las aplicaciones en las que también se debe medir la corriente continua con la ayuda de una pinza amperimétrica, por ejemplo, para medir la corriente del sistema de arranque de un vehículo de motor, se necesita uno de estos dispositivos que también puedan medir corrientes continuas. Comúnmente aquellas pinzas que pueden medir corriente continua también pueden medir corriente alterna.

Otra cuestión a tener en cuenta a la hora de seleccionar la pinza amperimétrica correcta es el amperaje. En general, cuanto mayor sea la corriente a medir, mayor será el tamaño de la pinza de corriente. Un diseño especial de una pinza amperimetrica es la bobina Rogowski. Este tipo de pinza amperimetrica se utiliza a menudo para corrientes alternas muy altas, ya que aquí se pueden conseguir tamaños muy grandes. Las pinzas amperimétricas flexibles también se utilizan frecuentemente para las mediciones en armarios de distribución.

Además, la pinza amperimétrica se utiliza frecuentemente para medir la potencia eléctrica. Esta forma particular de las pinzas amperimetricas es ampliamente utilizada en la tecnología de la medición eléctrica. Lo siguiente ha de tenerse en cuenta. La medición con la ayuda de uno de estos dispositivos siempre es posible solo si en una red trifásica todos los conductores están cargados de la misma manera, es decir, simétricamente. Sin embargo, la carga simétrica es bastante inusual y en la práctica sólo ocurre con un motor o un calentador trifásico. Para las fases con carga asimétrica se deben utilizar 3 bornes de medición. En este caso, PCE Instruments ofrece pinzas amperimétricas adecuadas con funciones de medición de potencia. Al medir con una pinza amperimétrica las 3 corrientes de las distintas fases y simultáneamente la tensión de las 3 fases, incluido el conductor neutro, el usuario de una pinza amperimétrica trifásica con función de medición de potencia obtiene toda una serie de valores medidos y calculados. Son concretamente la tensión entre fases, tensión entre fase y neutro, corriente de fase medida con la pinza amperimétrica, potencia activa, aparente y reactiva por fase y total, factor de potencia, desplazamiento de fase por fase y la energía activa, reactiva y aparente.

Una función especial de medición de una pinza amperimétrica es la llamada función de entrada. Esta función se utiliza siempre cuando se debe medir la corriente de arranque de las máquinas o motores. La pinza amperimetrica se encuentra en una especie de modo de espera después de la activación. Tan pronto como la corriente es detectada por la pinza, se detecta con una frecuencia de muestreo muy alta y se muestra en la pantalla, incluso si la corriente vuelve a estar en un nivel diferente después del encendido.

Una pinza amperimétrica TRMS es capaz de medir el valor de corriente TRMS. Las siglas TRMS significan True Root Mean Square, que traducido al español es "Verdadero valor eficaz". El término es algo desafortunado, ya que un valor RMS no puede ser verdadero o falso. Lo que significa es que una pinza amperimétrica TRMS registra la corriente a una alta frecuencia de muestreo y la calcula. Una pinza amperimétrica sin la función TRMS mide el valor de pico y asume una onda sinusoidal y calcula el valor de corriente con el factor de forma correspondiente. Sin embargo, si la corriente no es sinusoidal la pinza amperimétrica mostrará un valor medido incorrecto.Otras funciones especiales, como la medición de la tensión o de la resistencia y la medición de la temperatura, completan la gama de funciones de una pinza amperimétrica.

Una pinza de corriente sirve para la medición indirecta de magnitudes eléctricas en conductos con corriente circulando. A diferencia de la medición de la corriente continua, que requiere la desconexión del circuito eléctrico, la pinza amperimetrica mide sin contacto. Para ello los aparatos utilizan el principio físico de la inducción magnética, en el que los conductos de corriente eléctrica inducen un campo eléctrico medible. La medición sin contacto ofrece múltiples beneficios. Por un lado también se pueden realizar mediciones en conductos aislados, sin interrumpir el funcionamiento continuo de equipos eléctricos y máquinas. Por otra parte, este procedimiento no utiliza la conexión potencial de la variable medida y señal de medición, evitando así las imprecisiones de la medición.

Mediante determinación de la fuerza del campo eléctrico, la pinza amperimétrica puede determinar indirectamente magnitudes de corriente muy precisas, de corrientes alternas y continuas, así como otras variables eléctricas. Una pinza amperimétrica para corriente continua mide la corriente mediante un sensor Hall. El sensor midel el campo magnético alrededor de un conductor por el que fluye la corriente continua. Para determinarlo, el conductor que lleva la corriente es guiado a través del núcleo laminado, aislado y divisible en la parte frontal de la pinza amperimétrica. Los equipos modernos transfieren el campo magnético generado a través de las pinzas, al circuito y el amplificador situado en el interior del dispositivo, y convierten la intensidad del campo magnético, según el modelo de pinza y su ajuste correspondiente, en magnitudes como corriente, tensión, resistencia, potencia o frecuencia. El valor de medición actual de la pinza amperimetrica habitualmente se muestra en una pantalla LCD. Dependiendo del diseño y el tamaño de la pinza amperimetrica, la pantalla puede mostrar los valores mediante una gráfica.

Los valores medidos correspondientes se pueden leer en una pantalla digital. Sin embargo, el rango de medición de este método de medición indirecto y práctico está limitado por dos parámetros. Por un lado, es muy difícil medir corrientes muy pequeñas con las pinzas amperimétrica, debido a que los campos magnéticos inducidos no se pueden detectar. Por el otro lado el manejo de estos medidores es más limitado cuando haya que medir corrientes eléctricas muy grandes, ya que en tales casos, la sección transversal de esos conductos es mayor, por lo que se necesita una pinza con un diámetro adaptado. Incluso si una pinza amperimetrica no es un aparato de medida ideal para corrientes particularmente pequeñas, así como secciones transversales de conductos muy grandes y para la medición in situ, el espectro de uso de este practico y rápido instrumento de medición es suficiente para una multitud de aplicaciones.

Como ejemplo se puede mencionar la tecnología automovilística. Aquí se puede analizar mediante una pinza amperimétrica la electrónica del automóvil defectuosa. Una pinza amperimétrica también es muy útil en la búsqueda de corrientes de fugas dentro de un vehículo. Estos dispositivos se utilizan en muchos ámbitos, desde el uso privado de un aficionado, hasta el uso en un taller, hasta el análisis y la valoración de magnitudes eléctricas por técnicos e ingenieros..

FAQ
La pinza amperimétrica indica “cero” aunque fluye corriente
Este fenómeno surge cuando en una red monofásica los hilos L1 y N pasan simultáneamente por el conductor eléctrico. En ese caso, los campos magnéticos de ambos hilos se contrarrestan recíprocamente, lo que impide que la pinza amperimétrica mida corriente alguna.

Corrientes muy pequeñas
Cuando las corrientes son muy pequeñas es difícil que la pinza amperimétrica consigue mostrar un valor. En ese caso puede enrollar varias veces el hilo por el conductor eléctrico de la pinza amperimétrica. Deberá dividir el valor indicado en la pantalla de la pinza amperimétrica por el número de veces que ha enrollado el hilo.

En el contexto de los vehículos de motor, las siglas EV significan Electric vehicle, en español vehículo eléctrico. Para las mediciones del sistema eléctrico de los vehículos de motor convencionales y de propulsión eléctrica, una pinza amperimétrica debe ser adecuada para las mediciones de corriente continua y debe ser lo más compacta y robusta posible debido a que el espacio suele ser muy limitado.

A diferencia de los vehículos convencionales con motor de combustión, los vehículos con propulsión eléctrica requieren una tensión y corriente mucho más elevadas para los potentes consumidores eléctricos adicionales. Por eso, en los vehículos eléctricos e híbridos se utilizan distintos niveles de tensión, mientras que en los vehículos de gasoil y de gasolina convencional todos los consumidores suelen alimentarse a través de la batería de 12 V (o 24 V). Por lo tanto, una pinza amperimétrica para mediciones en vehículos eléctricos e híbridos debería poder medir con precisión tanto los niveles bajos de corriente, como por ejemplo la iluminación del vehículo, los reguladores de las ventanillas y las pantallas del salpicadero, así como los niveles altos de corriente a lo largo del tren propulsor eléctrico.

Dependiendo del diseño de la pinza amperimétrica, los resultados de la medición de corriente continua pueden verse influenciados en mayor o menor medida por la magnetización previa y por otras líneas que se encuentren cerca del punto de medición. Es conveniente que la pinza amperimétrica lo compense automáticamente mediante una comprobación o que simplemente pueda ponerse a cero antes de la medición de tensión continua.

Como la corriente alterna de la red eléctrica se utiliza principalmente para cargar las baterías de los vehículos eléctricos, se instalan convertidores en los vehículos para convertir la corriente alterna en continua. El tiempo de carga necesario depende tanto de la estación de carga como del equipamiento del vehículo eléctrico. No se puede acceder a cada fase de los cables de carga, como tampoco a otros cables con conectores. Para poder medir las fases individuales con la pinza amperimétrica durante el proceso de carga, existen adaptadores especiales. Por ejemplo, existen maletines de medición a las que se conecta el cable de carga y que están conectadas al poste de carga a través de un cable adecuado. La pinza amperimétrica puede medir entonces la corriente alterna en cada una de las fases de conexión del maletín.

Para obtener mediciones de calidad y precisas es necesario calibrar periódicamente la pinza amperimétrica. Calibración es un término técnico para comprobar la precisión de un dispositivo o equipo de medición mediante mediciones comparativas. Los requisitos mínimos para los procedimientos de calibración de pinzas amperimétricas para corriente continua y corriente alterna de baja frecuencia se describen en la directriz VDI/ VDE/ DKD/ DGQ 2622 - Hoja 23.1.

Equipo para calibrar una pinza amperimétrica
Los calibradores multifunción suelen utilizarse para calibrar instrumentos de medición de magnitudes eléctricas. Estos calibradores producen valores de salida estables ajustables que pueden compararse directamente con los valores visualizados de la pinza amperimétrica. El calibrador utilizado debe comprobarse periódicamente utilizando patrones de calibración más precisos, es decir, también debe ser calibrado. Esto garantiza que la precisión de las magnitudes generadas cumple los requisitos.

Para calibrar una pinza amperimétrica, no es necesario que el calibrador esté diseñado para suministrar el mayor valor de corriente. El amperaje suministrado puede multiplicarse simplemente por múltiples devanados del conductor de corriente conectado o por bobinas de medición especiales. Por cada uno de los bobinados circula el mismo amperaje. Si se rodean 50 bobinados con la pinza amperimétrica al mismo tiempo, el amperaje medido se multiplica por 50. Esto significa que en lugar de medir 10 amperios, la precisión de medición puede ser medida a 500 amperios. Esto se aplica tanto a la corriente alterna como a la corriente continua.

Precisión
La precisión de cada pinza amperimétrica se indica en las especificaciones técnicas. Sin embargo, el usuario de la pinza amperimétrica necesita una prueba de que el dispositivo cumple con la precisión requerida. La precisión tolerancia admisible para la tarea de medición puede ser menor o mayor que la precisión indicada por el fabricante para el tipo de dispositivo utilizado.

Es por ello que para la evaluación de los resultados de la calibración es necesario definir de forma precisa qué desviaciones son admisibles para los rangos de medición individuales de la pinza amperimétrica que se va a comprobar. Si el laboratorio de calibración no recibe ninguna otra especificación, utiliza los datos de precisión indicados en las especificaciones técnicas del dispositivo. Si al calibrar la pinza amperimétrica no se alcanza la precisión esperada ya no será útil, o sólo de forma limitada.

Puntos de referencia
El número y la posición de los puntos de referencia seleccionados son importantes para la validez de los resultados de la calibración. Una pinza amperimétrica que sólo haya sido calibrada para corriente continua no debe utilizarse para mediciones de corriente alterna. Una pinza amperimétrica que se utilice para meir corriente continua, alternas e Inrush debe calibrarse en estos tres parámetros. Deben comprobarse al menos tres puntos de medición para cada uno de los parámetros. Los puntos de medición deben cubrir todo el rango para los que se utiliza la pinza amperimétrica. Cuantos más puntos de medición se comprueben, más detalladamente se podrán evaluar las desviaciones encontradas