determinación de las propiedades eléctricas en alambres Metálicos

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Instituto Politécnico Nacional
Zacatenco
Ingeniería eléctrica 
Materiales electrotécnicos 
Practica 2: determinación de las propiedades eléctricas en alambres Metálicos
Profe: Mariano Armando Mareles Sandoval
Alumnos:
Juan Madian Lemus Ortiz
Edgar Arteaga del Carmen 
Carla Janet Ángeles Gutiérrez Carrasco 
Rene Carlos López Victoria Escobar
Grupo 4EM3 Equipo 1 
Objetivo: utilizando el puente doble de kelvin y le puente de wheastone para la medición de la resistencia eléctrica determinar la conductividad de los materiales puros o aleados para justificar su utilización en la industria.
Marco teórico 
El puente de Wheatstone es un instrumento de gran precisión que puede operar en corriente continua o alterna y permite la medida tanto de resistencias óhmicas como de sus equivalentes en circuitos de comente alterna en los que existen otros elementos como bobinas o condensadores (impedancias).
Doble puente de Kelvin
Dentro del grupo de circuitos tipo puente para medir resistencias se encuentra el doble puente de Kelvin (figura 1) se utiliza para la medida precisa de resistencias de cuatro terminales de baja resistencia en el rango de 1μΩhasta 10Ω. La resistencia a medir, X, y la resistencia patrón, S se conectan en serie formando una malla que contiene la fuente de alimentación, un amperímetro, una resistencia variable y un link de baja resistencia 
Conductores eléctricos en general un conductor eléctrico es un cuerpo cuya construcción es de alta conductividad ya que puede ser utilizado para el transporte de la energía eléctrica. Se componen de un filamento o alambre o serie de alambres cableados de material conductor que se pueden utilizar desnudos o aislados 
Cobre es de color rojo con destellos metálicos es después de la plata el mejor conductor de aplicación en la industria eléctrica es muy dúctil y maleable los agentes atmosféricos forman una capa verdosa en su superficie de sulfato de cobre, al calentarse a mas de 120 grados centígrados se forma una película negra y a partir de 500 se corroe fácilmente.
Aluminio es un metal blanco brillante su resistencia mecánica es menor comparadas con la de los bronces pero tiene una gran maleabilidad y ductilidad lo que le permite formar hilos muy delgados y láminas tan delgadas de orden de las micas, a temperaturas mayores a 500 grados centígrados se vuelve frágil y a temperaturas mayores se funde fácilmente.
Aleación cromo níquel esta aleación también es conocida como bronce al níquel y una de sus mayores aplicaciones es para calefacción eléctrica ya que su temperatura de trabajo es superior a 700 grados centígrados y si queremos aumentar la temperatura debemos agregar mas contenido de cobre.
Calibres desde ya unos años las dimensiones de los alambres se han expresado comercialmente por numero de calibres especialmente EUA e Inglaterra 
En EUA se ha adaptado la escala AWG (american wire gage) misma que ha sido adaptada en México por la dirección general de normas y para la norma oficial mexicana.
Esta escala tiene la propiedad de que sus dimensiones representan aprox los pasos sucesivos del proceso del estirado de alambre y sus números son retrogresivos un número mayor representa un alambre de menor diámetro correspondido a la operación de estirado y van desde 46 centésimas de pulgada para calibre 0000 (4 ceros) hasta 5 milésimas de pulgada par calibre 36 existiendo 38 dimensiones entre estas dos 
Desarrollo
1. Se anotara el color, contextura, flexibilidad, si hay uniones o no, etc.
2. Utilizando el micrómetro, medir en los extremos y en la parte media su diámetro, (por conveniencia se toman dos lecturas a 90° una respecto a la otra) para comprobar que el material es circular; de estas seis se lecturas se tomara el promedio para calcular la sección transversal en mm^2 y calibre AWG.
3. Utilizando el puente de wheatstone o doble de kelvin, sabiendo que el primero tiene un rango aproximado de 0.1 a 10^9 ohms, y el segundo un rango de 1 a 10^-7 ohms. Se fija la muestra entre las mordazas, limpiando previamente los extremos de la muestra para que haya buen contacto. Los cables conectados entre terminales de potencial, deberán ser de la misma longitud y sección;en el mismo caso las terminales de corriente. El termómetro es colocado junto a la muestra regitrandose la 
4. temperatura a la cual se realiza la medición de la resistencia.
5. Se determina el peso y la longitud de espécimen en prueba
6. Cuando la determinación de la resistencia se realiza a una temperatura distinta de 293.16°K(20°C) esta debe corregirse multiplicando el valor medido por el factor de correcion por temperatura
Rt=RtFC
FC=1/[1+α(t-20)]
Donde:
FC= factor de corrección.
RT= resistencia corregida a 20°C.
Rt= resistencia medida en el puente.
T= temperatura en el momento de la prueba.
α= coeficiente de variación por temperatura.
20°= temperatura de referencia. 
7. Calcular la resistencia por unidad e longitud de 293.16°K (20°C9 en ohms/m)
RL= (RL/L)(Ω/m)
Donde:
RL= resistencia por unidad de longitud a 20°C
RT= resistencia corregida a 20°C en ohms
L= longitud del conductor entre contactos de potencial, en metros
8. Calcular la resistencia especifica (resistencia volumétrica), a la temperatura de 20°C, con la siguiente formula.
Pv= (RT(A) / L) (Ω/mm2/m)
Donde 
Pv=resistividad espeficica.
Rt=resistencia corregida a 20°C
L=longitud
A=área de la muestra
9. Calcular la resistividad gravimétrica, se logra pesando la muestra en una balanza de precisión, tomándose previamente la longitud total de la muestra (L2), y la longitud que existe entre las terminales de potencial de la mesa de sujeción (L1), aplicando la siguiente formula
Pp=( RT P / L1 L2 ) (Ωgr / m)
Donde 
Pp= resisitencia por peso o gravimétrica.
RT= resistencia corregida a 20°C
P= peso de la muestra
L1= longitud de la prueba
L2= longitud total de la muestra
10. Calcular la conductividad : la inversa de la resistividad específica, se denomina “conductividad”.
Y=(1/Pv)x10^6(Ω-m)^-1
Donde
y= conductividad eléctrica
Pv= resistividad especifica
11. Calcular el % de conductividad tomando de referencia el valor patrón internacional del cobre (IACS) cuyo valor es de 0.01724 a 20°C y se aplica:
%y= (Pv(IACS)/Pv(calculado))x100
Materiales usados en la practica
· Puente doble de kelvin
· Puente de wheatstone
· Balanza de precisión
· Termonetro
· Micrómetro
· Pinzas de electricista
· Alambre para conexiones
 Material a probar
· Alambre de cobre #16AWG marca condulac
· Alambre de cobre #16AWG marca Azteca
· Alambre de aluminio #16AWG 
Tablas de datos obtenidos y calculados 
	Material
	Características color dureza flexibilidad etc.
	Cobre azteca 
	rojo opaco suave 
	Cobre condulac 
	Rojo brillante mas suave
	Aluminio
	Blanco brillante suave 
	Nicrom
	Blanco brillante suave 
	Material
	Diam 1 
mm
	Diam 2
mm
	Diam prom mm
	Área 
mm2 
	AWG
	
	Cobre azteca
	1.28
	1.30
	1.30
	1.326
	16
	
	Cobre condulac
	1.28
	1.30
	1.30
	1.2886
	16
	
	Aluminio
	1.365
	1.365
	1.365
	1.463
	16
	
	Nicrom
	0.65
	0.65
	0.65
	0.3318
	22
	
	Material 
	Resistencia
Ohm-m
	Temp grad centigrados
	Coefic temp 
	Long total
M
	Long de prueba
	Peso
Gramo
	Cobre azteca
	1.4x10-2
	23
	0.9883
	1.5
	1
	18.073
	Cobre condulac
	1.4x10-2
	23
	0.9883
	1.5
	1
	17.416
	Aluminio
	2 x10-2
	23
	0.98802
	1.5
	1
	5.188
	Nicrom
	3532 x10-3
	23
	0.9997
	1.2
	1
	3.307
	Material 
	Resistencia
Ohm-m 
	Resist vol
Ohm mm2/m
	Resist peso
Ohmgr/m
	Conductividad
(ohm-m)-1
	% de conductividad
	Cobre azteca
	1.4x10-2
	0.0183
	0.1606
	54.644
	93.9
	Cobre condulac
	1.4x10-2
	0.0177
	0.1667
	56.49
	97.4
	Aluminio
	2 x10-2
	0.02936
	0.0683
	34.0599
	58.7
	Nicrom
	3532 x10-3
	1.17
	9.72
	0.8558
	1.02
Conclusión: esta práctica nos sirvió para determinar la conductividad y el porcentaje de conductividad a raíz de la resistencia tomada con los diferentes puentes, ya sea de wheastone o kelvin para los cuales reforzamos su funcionamiento de acuerdo con la práctica anterior y las afectaciones que la temperatura en el ambiente tienesobre ellas así como la gravedad. Pudimos realizar los cálculos necesarios sin problemas y determinar si eran los resultados esperados. Comprobar que la marca del conductor si importa 
Por lo que podríamos decir que fue una buena práctica donde se obtuvieron los resultados esperados