METROLOGIA DE LOS INSTRUMENTOS

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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRICA CURSO: METROLOGIA ELECTRICA (L) GRUPO HORARIO: 93G-01T TEMA: MEDICION ANALOGICO – CALCULO DE ERRORES PROFESOR: CALLE INTEGRANTES:

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Laboratorio de MetrologiaMEDICION ANALOGICO – CALCULO DE ERRORESUNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

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    FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA

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    CURSO: METROLOGIA ELECTRICA (L)

    GRUPO HORARIO: 93G-01T

    TEMA: MEDICION ANALOGICO CALCULO DE ERRORES

    PROFESOR: CALLE

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    INDICE

    OBJETIVOS ...3

    ANALISIS TEORICO ..3

    METODOLOGIA ....5

    RESULTADOS ..8

    ANLISIS DE RESULTADOS ...8

    CONCLUSIONES ....8

    RECOMENDACIONES ....9

    BIBLIOGRAFIA ...9

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    1) OBJETIVOS

    Observar que instrumentos son ms viables que otros.

    Determinar numricamente caractersticas de los instrumentos de medicin tales como alcance, sensibilidad y exactitud.

    Reconocer fuentes de errores.

    Valorar la importancia de la acotacin de errores en los procesos de medicin.

    Determinar procedimientos de acotacin de errores en mediciones indirectas

    Determinar las caractersticas de los parmetros precisos, exactitud, sensibilidad y discrepancia.

    Puntualizar las maneras de cmo contrastar un instrumento de medicin.

    Reconocer los instrumentos que se utilizan en la institucin.

    Determinar la funcin, ubicacin y mantenimiento de los instrumentos analgicos.

    Realizar mediciones de parmetros elctricos y verificar los errores cometidos.

    Identificar alguno de los instrumentos ms conocidos y empleados en la industria elctrica.

    2) ANALISIS TEORICO

    MEDIDA Y ERROR

    Aquellas propiedades de la materia que son susceptibles de ser medidas se llaman

    magnitudes; son las propiedades que estudia la Fsica mediante el mtodo cientfico. Medir

    una magnitud fsica es compararla con un valor de la misma que, por convenio, tomamos

    como patrn o unidad. Como resultado obtenemos el nmero de veces que esta unidad est

    contenida en nuestra magnitud, as que siempre tenemos que referirnos a esa unidad

    empleada, de lo contrario la medida no tiene sentido.

    DE DONDE PROVIENEN LOS ERRORES?

    En una medicin intervienen el experimentador, el patrn de medida (o un aparato calibrado)

    y el sistema fsico del que se desea medir alguna magnitud. Las causas de error en las medidas

    son el experimentador y los aparatos de medida.

    ERRORES DEL EXPERIMENTADOR

    Supongamos que el experimentador tiene suficiente habilidad para, antes de nada, que el

    experimento permita obtener la informacin que se busca y para preparar el dispositivo

    experimental correctamente. Adems supondremos que sabe manejar correctamente los

    aparatos y leer sus escalas sin equivocarse ni en los valores ni en las unidades. En ese caso, los

    errores suelen provenir de las hiptesis que el experimentador hace, muchas veces

    inconscientemente sobre:

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    1. Cmo es el sistema fsico que estudia: por ejemplo, suponer que un alambre es un

    cilindro perfecto.

    2. Cmo afecta el aparato de medida al sistema fsico: por ejemplo, suponer que al medir

    la temperatura de un pequeo recipiente de agua con un termmetro, aquella no resultara

    afectada por la temperatura inicial de ste. No hay una regla general para detectar y corregir

    estos tipos de errores. Como son ms difciles de detectar que de corregir, el experimentador

    deber analizar en cada experimento las hiptesis implcitas en el mtodo de medida que

    utiliza y verificar si son ciertas.

    ERRORES DE LOS APARATOS DE MEDIDA. CUALIDADES DE LOS APARATOS Los aparatos de medida se caracterizan por las siguientes cualidades:

    RESOLUCIN: Es la mnima divisin de la escala del aparato. Por ej.: L=1 mm. en una regla

    milimetrada. I=0.01 A en cierto ampermetro.

    SENSIBILIDAD: Es el nmero de divisiones de la escala que recorre el indicador del aparato

    cuando la magnitud a medir vara en una unidad. Por ejemplo.: 1 mm 1 en la

    regla milimetrada. 100 A1 en el ampermetro.

    En todos los aparatos existe una variacin mnima de la magnitud que no es

    apreciada por el aparato y se denomina umbral de sensibilidad.

    FIDELIDAD: Es la cualidad del aparato de dar el mismo resultado siempre que se mide la misma

    magnitud fsica en las mismas condiciones experimentales y distintas condiciones

    ambientales del aparato (temperatura, tensin de alimentacin, ...)

    PRECISIN: Es la caracterstica que nos indica globalmente el error debido al umbral de

    sensibilidad y la falta de fidelidad del aparato. Se suele dar como un tanto por

    ciento del fondo de escala (F.E.). Por ejemplo: un ampermetro de precisin 2% del

    F.E. De todas estas caractersticas, la precisin es la que ms completamente nos

    indica el error de la medida debido intrnsecamente al aparato, es decir, que no

    puede rebajarse salvo que midamos con un aparato ms preciso.

    EXACTITUD: Es la cualidad de un aparato que indica que es preciso y est bien calibrado. Slo

    un aparato exacto permite medidas exactas, pero la exactitud de ambos est

    limitada por la precisin del aparato. El error ms tpico que afecta a la exactitud

    de los aparatos es el error de cero. Causado por un defecto de ajuste del

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    aparato, este da una lectura distinta de cero cuando lo que mide vale cero. Es

    fcilmente corregible reajustando el aparato o corrigiendo numricamente las

    lecturas en la cantidad en que difieren el cero real y el de la escala.

    3) METODOLOGIA Es recomendable que las mediciones se realicen en forma directa y cuando no sea posible o por conveniencia realizar estas en forma indirecta. Diferentes mtodos de medicin pueden ser usados dependiendo de las caractersticas y propiedades del proceso que existan para ser medidas, y del tiempo disponible para ejecutar las mediciones. Los mtodos de medicin pueden clasificarse en:

    Mtodo estacionario: Cuando existen instrumntenos de medicin permanente o fija. Mtodo manual: cuando se utilizan instrumentos de medicin manuales porttiles.

    Independientemente de determinar el nmero y localizacin de instrumentacin de instalacin permanente, deben seleccionarse los instrumentos porttiles que pueden requerirse para el diagnstico. En muchos casos, uno solo de stos puede econmicamente sustituir a varios tipos instrumentos en diferentes localizaciones y puntos de medicin de la misma ndole. Algunas sugerencias para seleccionar equipos o sistemas de medicin:

    Determinar las mediciones fsicas ms apropiadas que sern base para calcular cada flujo de energa.

    Seleccionar tentativamente los tipos de elementos primarios requeridos (transductores).

    Decidir cmo se van a usar los resultados de cada evaluacin de flujo de energa, como base del anlisis, de la interpretacin y de apoyos para diagnstico.

    Determinar cmo se presentaran y que acciones dependern de su anlisis

    4) RESULTADOS

    MEDIDAS CIRCUITO RESISTIVO-CALCULO DE ERRORES

    V(teo) R(teo) A(teo) V(med) A(amp) E(amp%) E(tensin)% E(resis)%

    30 20 1.5 29.5 1.48 1.33 1.67 1.67

    25 20 1.25 25.3 1.15 8.00 1.20 1.20

    20 20 1 20.7 1.05 5 3.50 3.50

    15 20 0.75 14.7 0.5 33.33 2.00 2.00

    10 20 0.5 10.6 0.49 2.00 6.00 6.00

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    V(teor) R(teor) A(teor) V(medida) A(amperios%) E(amperios%) E(tensin)% E(resis)%

    30 20 1.5 29.8 1.45 3.33 0.67 0.67

    30 30 1 29.8 0.9 10.00 0.67 0.67

    30 40 0.75 29.8 0.95 26.67 0.67 0.67

    30 50 0.6 29.8 0.59 1.67 0.67 0.67

    30 60 0.5 29.8 0.45 10.00 0.67 0.67

    V(teor) R(teor) A(teor) V(medida) A(amperios%) E(amperios%) E(tensin)% E(resis)%

    30 20 1.5 25 1.35 10.00 16.67 16.67

    25 30 0.83 24 0.41 50.80 4.00 4.00

    20 40 0.5 19 0.5 2.00 5.00 5.00

    5) ANALISIS DE RESULTADOS El mtodo directo al igual que el indirecto es muy limitado con respecto a los alcances tanto

    del ampermetro como del voltmetro. No se puede medir ms all de lo que estos

    instrumentos permitan.

    En esta prctica se ha determinado el valor de una resistencia desconocida midiendo los valores de corriente a travs de dicha resistencia cuando se fijan distintos valores de tensin entre sus bornes. Se ha obtenido el valor de la resistencia a travs de dos mtodos distintos, el de la media ponderada y el del ajuste lineal, resultando compatibles.

    6) CUESTIONARIO

    1. Qu medidas de proteccin deben tomarse para proteccin de contactos directos? Para evitar los contactos directos debemos tomar en cuenta lo siguiente:

    La prevencin fsica del contacto con las partes activas mediante barreras,

    aislamiento, imposibilidad de acceso, etc.

    Alejamiento de las partes activas de la instalacin a una distancia tal del lugar donde las personas habitualmente se encuentran.

    Interposicin de obstculos que impidan todo contacto accidental con las partes activas de la instalacin.

    Recubrimiento de las partes activas de la instalacin por medio de un aislamiento apropiado.

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    2. Qu medidas de proteccin deben tomarse para proteccin de contactos

    indirectos?

    Existen 2 clases:

    CLASE A (PASIVOS).

    Hacen que los contactos no sean peligrosos o impiden los contactos simultneos entre masa y

    elementos conductores que puedan tener diferencia de potenciales peligrosas.

    Separacin de circuitos (consiste en separar circuitos de alimentacin y utilizacin

    mediante un transformador).

    Empleo de pequeas tensiones de seguridad (24v en locales hmedos o mojados y 50v en

    locales secos y no conductores).

    Recubrimiento de masa con aislamiento de proteccin.

    Inaccesibilidad simultanea de elementos conductores y masas.

    Conexiones equipotenciales.

    CLASE B (ACTIVOS).

    Evitan la permanencia de una tensin de defecto peligrosa.

    Puesta a tierra de las masas, asociadas al corte o apertura automtica del circuito

    mediante dispositivos de proteccin, de forma que la tensin sea eliminada en un tiempo

    suficientemente corto.

    3. Investigue acerca del principio de funcionamiento de los rels diferenciales, sus usos

    y formas de instalacin, calibracin, hable acerca de la sensibilidad del dispositivo. Muestre

    en un diagrama, un ejemplo de cmo instalara este dispositivo.

    Principio de funcionamiento

    El empleo de los rels diferenciales o interruptores diferenciales est pensado bsicamente para instalaciones con rgimen de neutro TT o, con ciertas condiciones, el rgimen TN. La deteccin de la corriente diferencial se realiza mediante un transformador de corriente, generalmente con ncleo toroidal de baja dispersin y alta sensibilidad. A travs del hueco del ncleo, se hacen pasar todos los conductores activos, segn se muestra en el esquema 1.

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    Esquema 1. Principio de funcionamiento de un interruptor diferencial.

    Si la suma de las corrientes de todos los conductores activos (fases y neutro) es cero, el flujo creado en el transformador ser nulo y, por tanto, la seal que ste dar en el secundario ser tambin nula. Esto significa que las corrientes que entran por alguno de los conductores activos retornan por otro conductor activo, de forma que la suma es cero en todo momento y no hay retorno de corriente por otros caminos, es decir, no hay fuga.

    En caso de fuga, la suma de corrientes en los conductores activos no es cero, debido a la corriente de fuga que retorna por la tierra. Esto causar una tensin en el secundario del transformador diferencial, que debidamente amplificada y tratada hace disparar el rel diferencial y ste a su vez activa el dispositivo de corte.

    SENSIBILIDAD

    La norma IEC 61008-1 especifica que los interruptores diferenciales deben disparar cuando el valor de la corriente de defecto atierra est entre el 50% y el 100% del valor de la sensibilidad () seleccionada. Esto implica que a partir del 50% ya se puede realizar el disparo del interruptor diferencial. Las instalaciones elctricas han evolucionado de tal forma que este ajuste de proteccin nos produce grandes problemas, ya que es demasiado bajo. La proteccin diferencial electrnica determina el disparo cercano al 100% de .Por lo tanto tenemos menos riesgos de disparo y menos cortes de suministro de la instalacin cuando la corriente de defecto es menor que la .

    Observamos en los grficos que para una igual evolucin de corriente de defecto a tierra en una misma instalacin el comportamiento del interruptor diferencial es diferente, aunque el nivel de sensibilidad de es la misma para los dos casos.

    ste ajuste de nos permite poder concentrar ms cargas, que incorporen condensadores a tierra, en una misma lnea a proteger. Como por ejemplo una instalacin informtica: cada equipo deriva una corriente , de 2mA atraves de los condensadores de filtro EMI que

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    incorporan a una sensibilidad ( ) de 30mA, con los interruptores diferenciales electromecnicos podemos instalar 7 ordenadores, mientras que con los electrnicos podemos instalar 12.

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    4. Investigue acerca de los equipos de proteccin personal que todo personal que

    trabaja con la electricidad debe utilizar. Determine cules seran los niveles de

    aislamiento de estos dispositivos.

    EQUIPOS DE PROTECCION PERSONAL

    Los EPP comprenden todos aquellos dispositivos, accesorios y vestimentas de diversos diseos que emplea el trabajador para protegerse contra posibles lesiones.

    - Los equipos de proteccin personal (EPP) constituyen uno de los conceptos ms bsicos en cuanto a la seguridad en el lugar de trabajo y son necesarios cuando los peligros no han podido ser eliminados por completo o controlados por otros medios como por ejemplo: Controles de Ingeniera.

    La Ley 16.744 sobre Accidentes del Trabajo y Enfermedades Profesionales, en su Articulo n 68 establece que: las empresas debern proporcionar a sus trabajadores, los equipos e implementos de proteccin necesarios, no pudiendo en caso alguno cobrarles su valor.

    Requisitos de un E.P.P.

    Proporcionar mximo confort y su peso debe ser el mnimo compatible con la

    eficiencia en la proteccin.

    No debe restringir los movimientos del trabajador.

    Debe ser durable y de ser posible el mantenimiento debe hacerse en la empresa.

    Debe ser construido de acuerdo con las normas de construccin.

    Debe tener una apariencia atractiva.

    Clasificacin de los E.P.P.

    1. Proteccin a la Cabeza (crneo).

    2. Proteccin de Ojos y Cara.

    3. Proteccin a los Odos.

    4. Proteccin de las Vas Respiratorias.

    5. Proteccin de Manos y Brazos.

    6. Proteccin de Pies y Piernas.

    7. Cinturones de Seguridad para trabajo en Altura.

    8. Ropa de Trabajo.

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    Proteccin a la Cabeza.

    Los elementos de proteccin a la cabeza, bsicamente se reducen a los

    cascos de seguridad.

    Los cascos de seguridad proveen proteccin contra casos de impactos

    y penetracin de objetos que caen sobre la cabeza.

    Los cascos de seguridad tambin pueden proteger contra choques elctricos y

    quemaduras.

    El casco protector no se debe caer de la cabeza durante las actividades de trabajo,

    para evitar esto puede usarse una correa sujetada a la quijada.

    Es necesario inspeccionarlo peridicamente para detectar rajaduras o dao que

    pueden reducir el grado de proteccin ofrecido.

    Proteccin de Ojos y Cara.

    Todos los trabajadores que ejecuten cualquier operacin que pueda poner en peligro sus ojos, dispondrn de proteccin apropiada para estos rganos.

    Los anteojos protectores para trabajadores ocupados en operaciones que requieran empleo de sustancias qumicas corrosivas o similares, sern fabricados de material blando que se ajuste a la cara, resistente al ataque de dichas sustancias.

    Para casos de desprendimiento de partculas deben usarse lentes con lunas resistentes a impactos.

    Para casos de radiacin infrarroja deben usarse pantallas protectoras provistas de filtro.

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    Tambin pueden usarse caretas transparentes para proteger la cara contra impactos de partculas.

    Proteccin de los Odos.

    Cuando el nivel del ruido exceda los 85 decibeles, punto que es considerado como lmite superior para la audicin normal, es necesario dotar de proteccin auditiva al trabajador.

    Los protectores auditivos, pueden ser: tapones de caucho u orejeras (auriculares).

    Tapones, son elementos que se insertan en el conducto auditivo externo y permanecen en posicin sin ningn dispositivo especial de sujecin.

    Orejeras, son elementos semiesfricos de plstico, rellenos con absorbentes de ruido (material poroso), los cuales se sostienen por una banda de sujecin alrededor de la cabeza.

    Proteccin Respiratoria.

    - Ningn respirador es capaz de evitar el ingreso de todos los contaminantes del aire a la zona de respiracin del usuario. Los respiradores ayudan a proteger contra determinados contaminantes presentes en el aire, reduciendo las concentraciones en la zona de respiracin por debajo del TLV u otros niveles de exposicin recomendados. El uso inadecuado del respirador puede ocasionar una sobre exposicin a los contaminantes provocando enfermedades o muerte.

    Proteccin de Manos y Brazos.

    Los guantes que se doten a los trabajadores, sern seleccionados de acuerdo a los riesgos a los cuales el usuario este expuesto y a la necesidad de movimiento libre de los dedos.

    Los guantes deben ser de la talla apropiada y mantenerse en buenas condiciones.

    No deben usarse guantes para trabajar con o cerca de maquinaria en movimiento o giratoria.

    Los guantes que se encuentran rotos, rasgados o impregnados con materiales qumicos no deben ser utilizados.

    Para la manipulacin de materiales speros o con bordes filosos se recomienda el uso de guantes

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    de cuero o lona.

    Para revisar trabajos de soldadura o fundicin donde haya el riesgo de quemaduras con material incandescente se recomienda el uso de guantes y mangas resistentes al calor.

    Para trabajos elctricos se deben usar guantes de material aislante.

    Para manipular sustancias qumicas se recomienda el uso de guantes largos de hule o de neopreno.

    Proteccin de Pies y Piernas.

    - El calzado de seguridad debe proteger el pie de los trabajadores contra humedad y sustancias calientes, contra superficies speras, contra pisadas sobre objetos filosos y agudos y contra cada de objetos, as mismo debe proteger contra el riesgo elctrico.

    Tipos de calzado.

    Para trabajos donde haya riesgo de cada de objetos contundentes tales como lingotes de metal, planchas, etc., debe dotarse de calzado de cuero con puntera de metal.

    Para trabajos elctricos el calzado debe ser de cuero sin ninguna parte metlica, la suela debe ser de un material aislante.

    Para trabajos en medios hmedos se usarn botas de goma con suela antideslizante.

    Para trabajos con metales fundidos o lquidos calientes el calzado se ajustar al pie y al tobillo para evitar el ingreso de dichos materiales por las ranuras.

    Para proteger las piernas contra la salpicadura de metales fundidos se dotar de polainas de seguridad, las cuales deben ser resistentes al calor.

    Cinturones de seguridad para trabajo en altura.

    Son elementos de proteccin que se utilizan en trabajos efectuados en altura, para evitar cadas del trabajador.

    Para efectuar trabajos a ms de 1.8 metros de altura del nivel del piso se debe dotar al trabajador de:

    Cinturn o Arns de Seguridad enganchados a una lnea de vida.

    Ropa Protectora.

    - Es la ropa especial que debe usarse como proteccin contra ciertos riesgos especficos y en especial contra la manipulacin de sustancias custicas o corrosivas y que no protegen la ropa ordinaria de trabajo.

    Tipo de ropa protectora.

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    Los vestidos protectores y capuchones para los trabajadores expuestos a sustancias corrosivas u otras sustancias dainas sern de caucho o goma.

    Para trabajos de funcin se dotan de trajes o mandiles de asbesto y ltimamente se usan trajes de algodn aluminizado que refracta el calor.

    -Para trabajos en equipos que emiten radiacin (rayos x), se utilizan mandiles de plomo.

    7. Suponga que juan est trabajando en el techo de casa mvil con un taladro de mano.es temprano, juan esta descalzo, y el roci cubre su casa mvil. la terminal de tierra en la clavija del taladro ha sido retirada.

    Datos: Resistencia de contacto 1 = 2 = 150 Para situaciones hmedas, la resistencia del cuerpo = 400

    Resistencia de la casa mvil = 50 Resistencia de la tierra de la casa mvil = 1 Considerando una tensin de la red = 220 La corriente atraviesa a la persona es:

    =

    1 + 2 + + +

    =220

    150 + 150 + 400 + 50 + 1

    =220

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    = 293

    a) Recibir el hombre una descarga elctrica si la lnea elctrica caliente se pone en corto con el chasis del taladro?

    Si. Porque el corto circuito producir una corriente que le afectara directamente a la persona ya que el circuito no cuenta con proteccin a tierra.

    b) Se abrir el fusible de 30 A en esta situacin? Por qu?

    No, porque la corriente no excede la capacidad del fusible por ello este no desconecta el circuito.

    c) Cunto de corriente pasa por Juan? (mA) Esta corriente seria peligrosa para Juan?

    293 miliamperios, si esta corriente sera muy peligrosa, las corrientes arriban de los 80 miliamperios producen efectos de fibrilacin ventricular al cabo de 0,1 s y sus consecuencias son el paro cardiaco y la muerte.

    d) Se le solicita instalar un interruptor diferencial, que valor de sensibilidad escogera?

    Escogera un interruptor diferencial con un valor de sensibilidad de 30mA

    7) CONCLUSIONES

    Concluimos en que la seguridad elctrica es muy importante para poder evitar posibles daos personales y/o materiales perjudiciales e irreversibles.

    En trabajos de campo usando electricidad con condiciones de humedad, es preferible usar equipos de proteccin personal ya sea zapatos y guantes, ya que nos evitaran posibles riesgos de choques elctricos.

    Tener siempre en cuenta las especificaciones y rangos de operacin de algunos equipos elctricos para as evitar un posible accidente

    8) RECOMENDACIONES

    Hay otros errores que afectan circunstancialmente a un aparato, pero que pueden

    corregirse mediante calibrado, es decir, ajustndolos para que den medidas correctas

    o corrigiendo sus escalas tras una confrontacin con un patrn o un aparato ms

    preciso. Debido a esta circunstancia, es necesario definir otra cualidad.

    Tener siempre en cuenta las especificaciones y rangos de operacin de algunos equipos elctricos para as evitar un posible accidente.

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    BIBLIOGRAFIA

    http://www.estrucplan.com.ar/Articulos/verarticulo.asp?IDArticulo=52

    http://training.itcilo.it/actrav_cdrom2/es/osh/forma1/mod1-iv.htm

    http://www.insht.es/InshtWeb/Contenidos/Documentacion/FichasTecnicas/NTP/Fiche

    ros/301a400/ntp_400.pdf