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Medidores de temperatura

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Noemy Milagros Luna Cruz

on 5 December 2012

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Transcript of Medidores de temperatura

MEDIDORES DE TEMPERATURA TERMÓMETRO DE RESISTENCIA Los termómetros de resistencia son transductores de temperatura, opera mediante el cambio de resistencia eléctrica de una sustancia con la temperatura, la sustancia generalmente es un metal, pero también pueden usarse electrólitos y materiales no metálicos semiconductores. ¿Qué son los Termómetros de Resistencia? Curva característica de las termoresistenciaS Platino.- Es el material más adecuado desde el punto de vista de precisión y estabilidad, pero presenta el inconveniente de su coste. MATERIALES USADOS NORMALMENTE EN LAS SONDAS NÍQUEL.- Mas barato que el Pt y  posee una resistencia más elevada con una mayor variación por grado, el interés de este material lo presenta su sensibilidad; hay una falta de linealidad en su relación R - Tª. COBRE.- El cobre tiene una variación de resistencia uniforme en el rango de temperatura cercano a la ambiente; es estable y barato, pero tiene el inconveniente de su baja resistividad, ya que hace que las variaciones relativas de resistencia sean menores que las de cualquier otro metal. Por otra parte sus características químicas lo hacen inutilizable por encima de los 180ºC. Muy Estable
Amplio Alcance De operación
Buena Exactitud
Mejor linealidad que el Termopar
Excelente Intercambiabilidad VENTAJAS Caro
Sensible a Vibraciones y golpes
Tiempo de Respuesta relativamente lento
Requiere fuente de corriente
Cambios pequeños de Resistencia Desventajas TERMISTOR TERMÓMETRO DE LÍQUIDO EN VIDRIO Su operación está basada en la expansión del líquido con el incremento de la temperatura: esto es, el líquido actúa como un transductor, convierte la energía termal en una forma mecánica. Con el incremento de la temperatura, el líquido y el vidrio del termómetro se expanden con diferente coeficiente de expansión, causando que el líquido avance por el tubo capilar.
Las partes principales de un termómetro de líquido en vidrio típico se muestran en la figura: Cuando las fuerzas adhesivas son mayores que las fuerzas cohesivas, el menisco tiende a ser cóncavo como en el caso de vidrio y líquidos orgánicos. Por otra parte cuando las fuerzas cohesivas son superiores a las adhesivas, el menisco es convexo como en el caso de mercurio en vidrio. TERMÓMETROS INDUSTRIALES DE LÍQUIDO DE VIDRIO:
(A)Forma correcta sin cuello de extensión
(B)De vidrio en forma de ángulo (regular)
(C)En forma lateral
(D)En forma de ángulo a 135°
(E)De tipo manual
Examen visual Una razón de la inspección visual es detectar columnas de mercurio separadas por pequeñas bolitas de mercurio a lo largo de la columna capilar, oxidación o fallas en el vidrio que puedan perjudicar las lecturas del termómetro o fisuras en el vidrio. La escala también examinada, grosor de las líneas, desigualdad en las divisiones, graduaciones borrosas. TERMÓMETROS DE BIMETÁLICO TERMÓMETRO DE BULBO Y CAPILAR Estos termómetros están construidos casi siempre por dos tiras delgadas de metales diferentes que se unen a todo lo largo. En los termómetros de tipo industrial, a estas tiras unidas se les da la forma de bobina helicoidal, un extremo de la bobina va soldado al vástago del termómetro y el otro al eje del indicador. El principio de operación de estos termómetros es relativamente simple, ya que los metales tienen diferentes coeficientes de expansión y al aplicar calor se expanden con velocidades y en magnitudes diferentes. La bobina helicoidal se forma colocando el metal con el mayor coeficiente de expansión en el lado externo, al aplicar el calor al vástago del termómetro, la bobina se arrolla y este movimiento hace que el eje y el indicador giren. Estos termómetros no se recomiendan para servicio continuo con temperaturas superiores a 430 °C (800 °F) o por encima de 542 °C (1000 °F) para servicio intermitente. El termómetro bimetálico tiene un elemento helicoidal cuando el termómetro se sumerge en una sustancia caliente, se desarrolla la hélice, de manera que produce el movimiento de la aguja. Esto representa un problema de calibración. Los termómetros tipo bulbo consisten esencialmente en un bulbo conectado por un capilar a una espiral. Cuando la temperatura del bulbo cambia, el gas o el líquido en el bulbo se expande y la espirtal tiende a desenrollarse moviendo la aguaja sobre la escala para indicar la elevación de la temperatura en el bulbo. Clase I: Sistemas llenos con líquidos. Se caracterizan en que la dilatación es proporcional a la temperatura, por lo que la escala de medición resulta uniforme. Los líquidos que se utilizan son alcohol y éter. Clase II: Sistemas llenos con vapor.
Estos termómetros contienen un líquido volátil y se basan en el principio de presión de vapor. Al subir la temperatura aumenta la presión de vapor del líquido. La escala de medición no es uniforme, sino que las distancias entre divisiones van aumentando hacia la parte más alta de la escala. La presión en el sistema depende solamente de la temperatura en el bulbo. CLASE IIA: Si la temperatura medida es mayor que la temperatura ambiente, el capilar y el elemento de medición están llenos de líquido.
CLASE IIB: Si la temperatura medida es más baja que la ambiente, el sistema se llena de vapor.
CLASE IIC: Si la temperatura medida opera a una temperatura superior e inferior a la temperatura ambiente, se utiliza un bulbo grande como para operar en clase IIA y IIB. No debe cruzar la temperatura ambiente.
CLASE IID: trabaja con la temperatura de medición superior, igual e inferior a la ambiente, empleando otro líquido no volátil para transmitir la presión de vapor.
En estos termómetros, al subir la temperatura, la presión del gas aumenta proporcionalmente y por lo tanto estos termómetros tienen escalas lineales.
Otras características de estos termómetros son:
-Se llenan con gases inertes (N o He).
-Pueden operar a temperaturas muy bajas (-268 °C) o muy altas (760 °C).
-Máximo span: sobre los 600 °C.
-Mínimo span: 220 °C convencionales, 65 °C especiales.
-Constante de tiempo: 1 – 4 segundos.
-Sobreprotección: 150 – 300% del máx. temp.
Clase III: Sistemas llenos de gas.
Clase IV: Sistemas con mercurio.
Estos termómetros son similares a los de la clase I. Sus principales características son:
-Rango desde -40° hasta 650°C.
-Span desde 28° hasta 667°C.
-Velocidad de respuesta más rápida que los otros sistemas de líquidos, pero más lenta que los sistemas de gas.
-Sobre protección mínima: 100% Es un sensor resistivo de temperatura, se basa en la variación de la resistividad que presenta un semiconductor con la temperatura. El término termistor proviene de Thermally Sensitive Resistor. Los termistores tienen una constante de tiempo que considera el tiempo necesario para el 63% del Valor próximo de temperatura.
La constante de tiempo del sensor depende directamente de su masa y acoplamiento térmico.
En el caso del consumo de energía, la corriente requerida para el termistor comienza a operar es del orden de 100 mA, la cual representa una disipación de potencia de aproximadamente2mW/°C.
La estabilidad del termistor NTC incluye temperaturas de -50 ° C a 150 ° C, los sensores son termistores muy estable y sensible a pequeñas variaciones de temperatura. Debido a estas características se utiliza masivamente en las fuerzas armadas Termistores PTC (Positive Temperature Coefficient) son dispositivos que varían su resistencia en función de la temperatura de forma alineal.
Su característica principal es que no puedo sobrepasar la temperatura de Curie, ya que al hacerlo este se comportaría como una NTC. Termistores PTC Son resistores no lineales cuya resistencia disminuye fuertemente con la temperatura. El coeficiente de temperatura es negativo y elevado.
Existen termistores NTC de tipo disco y cilíndricos.
Aplicaciones para NTC :Modelos de Trenes. Acción retardada del relés. El tren se para al llegar al tramo interrumpido del riel de alimentación. Al calentarse la resistencia NTC el modelo arranca de nuevo gradualmente. Debido a la inercia térmica del NTC el relé se tarda en activarse. Cortocircuitando el NTC con un par de contactos, permite el enfriamiento de termistor y la reactivación del ciclo. Termistor NTC Tiempo de respuesta rápida
Cambio grandes de resistencia Vs Temperatura
Pequeños
Baratos
Buena estabilidad Ventajas Desventajas No lineal
Requiere fuente de corriente
Alcance de temperatura limitado
Frágil
Para obtener una buena estabilidad en los termistores es necesario envejecerlos adecuadamente
TERMOPARES Ampliamente usados como sensores de temperatura.
Son económicos.
Intercambiables.
Tienen conectores estándar
Capaces de medir un amplio rango de temperaturas.
Limitación en la exactitud (errores del sistema inferiores a un grado centígrado son difíciles de obtener). Ventajas Desventajas La sensibilidad es baja, generalmente 50 µV/°C o menos.
Generalmente la exactitud no es mejor que 0,5 °C.
Requiere una temperatura de referencia, generalmente la del hielo (0°C). Bajo costo.
No hay piezas móviles, menos probabilidad de romperse.
Amplia gama de temperaturas.
Tiempo de reacción razonablemente corto.
Capacidad de repetición y exactitud razonables. PIRÓMETROS DE RADIACIÓN El método usado para efectuar estas mediciones de temperatura a distancia es conocido como pirómetros de radiación.
Todos los objetos a temperatura por encima del cero absoluto emiten radiación electromagnética en función de la temperatura. La cantidad de radiación electromagnética depende de la temperatura del cuerpo, a mayor temperatura mas intensa es la radiación El sistema óptico del termómetro de radiación recolecta parte de la radiación proveniente de una muestra de la superficie y la dirige al detector. El cual la convierte en una señal eléctrica. El circuito electrónico convierte la señal eléctrica a una correspondiente a la temperatura de la superficie. PIRÓMETROS DE RADIACIÓN TOTAL Son los que miden la temperatura captando toda o una gran parte de la radiación
emitida por el cuerpo.
El medio de enfocar la radiación que le llega puede ser una lente o un espejo cóncavo. Determinan la temperatura de un superficie en base a la ley de Stefan-Boltzamann, es decir consideran la radiación emitida por la superficie en todas las longitudes de onda. El pirómetro de radiación se puede recomendar en lugar del termoeléctrico en los casos siguientes:
Donde un par termoeléctrico sería envenenado por la atmósfera de horno, Para la medida de temperaturas 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. APLICACIONES
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