08 Instrumentos de Medicion de Temperatura

 

INSTRUMENTOS DE MEDICION DE TEMPERATURA

 

INTRODUCCION La temperatura, se podría decir que mide el grado relativo de calor o frio que tiene un cuerpo, y esta relacionada con la energía interna del sistema La temperatura es una magnitud física que mas comúnmente se mide en diversos procesos industriales. La temp temper erat atur ura a modi modifi fica ca dive divers rsos os prop propie ieda dade dess fisicoquímicas de la materia Utilizar un instrumento en particular para un caso en especial dependerá de las condiciones del medio a medir y lo que se desea conseguir con la medición.

 

ESCALAS DE TEMPERATURA

 

FENOMENOS FISICOS UTILIZADOS EN LOS INSTRUMENTOS   Var Variac iacion iones es en vol volum umen en o en estado 



de los cuerpos 









  Ter Termóm mómetro etross de vid vidrio rio,, termóme termómetro tross bimetálic bime tálicos, os, elem elementos entos prima primarios rios de bulbo y capilar rellenos de líquido.

resistencia

de

un



  Termómetros de resistencia

resistencia

de

un



  Termistores

  F.E.M .M.. crea ead da en la unión de metales distintos   Int Intens ensida idad d de rad radiac iación ión emi emitid tida a un cuerpo   Otros fen enó ómen eno os. (vel elo ocidad sonido en un gas, frecuencia resonancia de un cristal)

dos

  Variación de conductor   Variación de semiconductor

por de de







  Termopares   Pirómetros de radiación   Termómetros ultrasónicos, Termómetros de cristal de cuarzo.

 

INSTRUMENTOS MAS USADOS 1) Termómetros de vidrio. 2) Termómetros bimetálicos. 3) Sondas de bulbo y capilar rellenos de líquido o vapor. 4) RTD’s. 5) Termopares. 6) Pirómetros de radiación.

 

TERMOMETRO DE VIDRIO Son aquellos que están constituidos por un recipiente de vidrio en el que se encuentra sustancias tales como: mercurio, alcohol, tolueno etc. Estas sustancias al calentarse, se expanden incrementando su volumen, y por lo tanto suben por el tubo capilar c apilar de vidrio indicando la temperatura mediante una escala.

 

RANGO TIPICO DE MEDICION Fluido

Valor mínimo ºC

Valor máximo ºC

Mercurio

-35

280

Pentano

-200

20

Alcohol

-110

50

Tolueno

-70

100

 

TERMOMETRO BIMETALICO Son aquellos que están compuestos de dos láminas de distinto materiales metálicos unidas rígidamente (lamina bimetálica). Las láminas metálicas utilizadas se escogen de entre metales que tengan coeficientes de dilatación distintos, con el fin de que una se dilate mas que el otro, y la lámina bimetálica se deforme formando un arco Los pares de metales son tales como latón, monel o acero y una aleación de ferroníquel o Invar laminados conjuntamente. El campo de medida es de -200 a +500 °C y en general con una exactitud de +/- 1%.

 

TERMOMETROS BIMETALICOS

 

TERMOMETRO DE BULBO Y CAPILAR Es Este te di disp spos osit itiv ivo o es está tá co con nst stiitui tuido fund fundam amen enta tallmen ente te de un bu bullbo cone co nect ctad ado o a un esp espir iral al po porr medi medio o de un ca capi pila lar. r. In Inter terna name ment nte e estos estos el ele eme ment ntos os co con nti tien enen en un líqu líquiido o un ga gas, s, las cu cual ales es cuan cuando do su temp temper erat atur ura a se mo modi difi fica ca,, se expa expand nden en o co cont ntra raen en y la es espi pira rall se desenrolla moviendo la aguja sobre la escala para indicar la temperatura

 

TERMOMETRO DE BULBO Y CAPILAR

El

campo

de

medición

de

e s t os

instrum instr umen ento tos s varí varía a entr entre e   –40 hasta +500 ºC, dependiendo del tipo de líquido, vapor o gas que se emplee.

 

TERMOMETROS DE VARIACION DE RESISTENCIA

Son aq Son aque uellllos os di disp spos osit itiv ivos os que que em empl plea ean n co como mo el elem emen ento to sens se nsor, or, un ar arrol rolla lamie mient nto o de un ma mate teria riall cu cuya ya res resist istenc encia ia eléctrica se modifica con la temperatura.

 

VARIACION DE RESISTENCIA CON LA TEMPERATURA

   = 0 (1 + )

    =

resistencia eléctrica del material en ohmios a t °C

   0 = resistencia eléctrica del material en ohmios a 0°C     = coeficiente de temperatura de la resistencia (Ω.Ω-1°C-1)

CARACTERISTICAS BASICAS DE LOS MATERIALES EMPLEADOS CARACTERISTICAS   Alto coeficiente de temperatura de la resistencia, a fin de que el instrumento sea sensible a la temperatura. lineal resistencia-temp resistencia-temperatura.(coefic eratura.(coeficiente iente constante)   Rigidez, ductilidad y estabilidad como características mecánicas para su manipulación.    Relación

 

MATERIALES MAS USADOS

 

OBSERVACIONES DE LOS RTD Las bobinas que llevan arrollamiento de hilo de resi re sist sten enci cia a es está tán n en enca caps psul ulad adas as de dent ntro ro de un tubo de protección o vaina de material adecuado al fluido del proceso (acero, acero inox in ox.. 30 304. 4. Ac Acer ero o in inox ox.. 31 316, 6, ha hast stel ello loy, y, mo mone nel, l, etc.)  Las variaciones de resistencia de las sondas son 

m eduest ida so en conmo untaj najes puede ntnomi e mina dnado e dos Wshede astodo nes disp di spue sto mont es deno dos hilos, de tres hilos o de cuatro hilos, según sean los hilos de conexión de la sonda de resistencia al puente.

 

TIPOS DE CONECCION DE LOS RTD

 

TERMISTORES 

Son resistores variables con la temperatura temperatura,, pero no están basados en conductores como las RTD(Dispositivo termoresistivo), sino en semiconductores.



Si su coeficiente de temperatura temperatura es negativo negativo se llaman NTC (negative temperature coefficient), mientras mientras que si es positivo, se denominan PTC.

 

TERMOCUPLAS O TERMOPARES Un termopar es un dispositivo capaz de convertir la energía calorífica en energía eléctrica. Una termocupla se hace con dos alambres de de distinto material unidos unidos en un extremo (fusionados generalmente).

 

LOS MATERIALES USADOS La elección de los alambres para termocuplas se hace de forma que tengan una resistencia adecuada a la corrosión, a la oxidación, a la reducción y a la cristalización, que desarrollen una f.e .e.m .m.. rela lati tiv vamente alta, que sean est sta ables, de bajo co cost sto oy de baja resistencia eléctrica y que la relación entre la temperatura y la f.e.m. sea tal que el aumento de ésta sea (apr (a prox oxim imad adam amen ente te)) pa para rale lelo lo al au aume ment nto o de la te temp mper erat atur ura. a.

 

TIPOS DE TERMOCUPLAS

 

PIROMETROS DE RADIACION En aplicaciones industriales y de investigación es necesario a menudo medir la temperatura de un objeto desde una cierta distancia sin hacer contacto; por ejemplo, cuando el objeto está en movimiento, como en una línea de montaje; cuando está muy caliente, como dentr tro o de un horno o cuando es inacce cesi sib ble. El método usado para efectuar estas mediciones de temperatura a dist di stan anci cia a es co cono noci cido do co como mo pi piro rome metr tría ía de ra radi diac ació ión. n. Todos los objetos a una temperatura por encima del cero absoluto emi mite ten n ra radi diac ació ión n el elec ectr tro oma magn gné éti tica ca en fu func nció ión n de la te temp mpe era ratu turra. La can ca nti tid dad de ra radi dia aci ción ón el ele ect ctro roma mag gné néti tica ca de depe pend nde e de la te temp mper erat atur ura a del cuerpo, a mayo yorr te tem mperatura más intensa es la radiaci ció ón

 

TIPOS DE PIROMETROS

Pirómetro Piróme tros s ópt óptico icos s Piró Pi róme metr tros os de in infr frar arro rojos jos Piróme Pir ómetro tro fot fotoelé oeléctr ctrico ico Piróm óme etro de dos colo lorres Piró Pi róm met etro ro de ra radi diac ació ión n to tottal

 

APLICACIONES •

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Para la medida de temperatura temperaturas s de superficies. Para medir temperaturas de objetos que se muevan. Para medir temperaturas superiores a la amplitud de los termopares. Cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura. Donde las condiciones mecánicas (vibraciones, choques, etc.) acorten la vida de un par termoeléctrico caliente