Medición Temperatura

Medición Temperatura

1. Variaciones en Volumen

   • Termómetros de Vidrio
     • Funcionamiento: Constan de un depósito de vidrio que contiene, por ejemplo, mercurio y que al calentarse se expande y aumenta su volumen en el tubo capilar, en el cual se encuentra grabada una escala apropiada con marcas.
     • Rangos de Temperatura: :-35°C < Mercurio < 280°C ; -200°C<Pentano<20°C;-110°C<Alcohol<50°C; -70°C<Tolueno<100°C
     • Ventajas: El de mercurio es portátil. -El alcohol tiene un coeficiente de expansión alto.- Son de bajo costo. -Simplicidad .-Larga vida si se manipulan adecuadamente
       • Desventajas: El alcohol está limitado a mediciones de baja temperatura.-Dificultades en la lectura.- Son de medición local.- Se rompen fácilmente.
     • Materiales: Tubo de vidrio con líquido por dentro que puede ser: mecurio, alcohol, tolueno, pentano, gas.
     • Observaciones: Por su tamaño y por su portabilidad, es práctico para usos que requieran poca inversión.
   • Termómetros Bimetálicos
     • Funcionamiento: Todos los metales se dilatan cuando son calentados y la cantidad de dilatación depende de la temperatura y del coeficiente de dilatación de cada metal. Si dos láminas de metal con coeficientes de dilatación diferentes se funden la una a la otra, ocurre una distorsión al ser calentados ya que uno de los metales tratará de dilatarse más que el otro. Este es el principio de operación de los termómetros bimetálicos.
     • Rangos de Temperatura: –50 a +425 ºC
     • Ventajas: Relativamente barato. -no requieren el uso de elementos adicionales para su uso, ya que cuentan con una carátula amplia desde la cual podemos hacer la medición directa de la temperatura.
       • Desventajas: Es inexacto y lento en relación a su respuesta
     • Materiales: Acero Inoxidable
     • Observaciones: Es el indicador local de temperatura más comunmente utilizado. La mayoría de los termómetros bimetálicos industriales usan un enrollado helicoidal ya que puede ser diseñado más fácil que el espiral.
   • Sistemas Termales
     • Funcionamiento: Están diseñados para proveer una indicación o registro de la temperatura a distancia del punto de medición. El sistema generalmente está formado por un elemento sensitivo a la temperatura (Bulbo); un elemento sensitivo a los cambios de presión o volumen (Bourdon, Fuelle, Diafragma); un medio para conectar estos elementos (tubo capilar); y un mecanismo para indicar, registrar o transmitir la señal relacionada con la temperatura.
     • Rango de Medición: Stmas I y V: -75 °C y 650 °C . Stmas Clase II: 254 °C y 315 °C. Stmas Clase III 270 °C hasta 760 °C
     • Ventajas: Robusto-Simple-Costo inicial bajo- No necesita alimentación para su funcionamiento-Amplia variedad de gráficas de registro- Varios sistemas se pueden instalar en una sola caja.
       • Desventajas: Error inducido por las variaciones en la temperatura ambiente, por lo que requiere una compensación- Costo de remplazo alto-No adecuados para temperaturas mayores a 750°C- Sensitividad y exactitud bajas- Tamaño grande- Tiempo de respuesta lento.
     • Materiales:Stmas I y V:mercurio, éter, xileno y alcohol. Stma Clase II líquido volátil. Stma clase III: Gas.
     • Observaciones: Actualmente no está permitido el uso de Sistema Clase V en algunos sectores industriales por ser el mercurio altamente contaminante.
     • Sistemas Clase I y V: Bulbo lleno de líquido(excepto mercurio). Principio de expansión volumétrica, respuesta aproximadamente lineal.
     • Sistema Clase II: Bulbo lleno de vapor. Principio del cambio en la presión de vapor de un líquido volátil con la temperatura. Relación no lineal entre la presión de vapor y la temperatura.
       • IIC: Operan a una temperatura mayor o menor que la del resto del sistema térmico. Es una combinación de los sistemas IIA y IIB
       • IIA: Operan con la temperatura medida mayor que la del resto del sistema térmico.
       • IIB: Operan con la temperatura medida menor que la del resto del sistema térmico.
       • IID: Operan a una temperatura mayor, menor o igual a la del resto del sistema térmico.
     • Sistemas Clase III: Bulbo lleno de gas. Principio del cambio en la presión del gas con la temperatura. Tienen una relación no lineal.

2. Variaciones de Resistencia

   • Termistores
     • Rango de temperatura: 100 a 400 °C
     • Materiales: Öxidos de níquel, manganeso, hierro, cobalto, cobre, magnesio, titanio
     • Ventajas:Alta sensibilidad-Tamaño pequeño-Respuesta rápida-Rangos estrechos-Bajo costo.
       • Desventajas: No lineal-Intercambio de elemntos problemático-Menos estable-No disponible para rangos estrechos-Requiere filtros, lineas blindadas.
     • Observaciones: Si el coeficiente de temperatura es negativo se denominan NTC y si es positivo PTC.
     • Funcionamiento: Son resistencias variables con la temperatura, basados en materiales semiconductores. El fundamento de los termistores está en la dependencia de la resistencia de los semiconductores con la temperatura, debida a la variación con esta del número de portadores.
   • Bulbos de Resistencia RTD
     • Funcionamiento: basado en el hecho de que la resistencia eléctrica de los metales varía directamente con la temperatura.
     • Observaciones: El metal que presenta una relación resistencia-temperatura altamente estable es el Platino. El níquel es poco lineal, El tungsteno temperaturas mayores a RTD 100°C y cobre bajo rango).
     • Ventajas: Alta exactitud-Mide rangos estrechos de temperatura-Buena repetibilidad-Respuesta rápida-Pequeños-No requiere compensación.
       • Desventajas: Precio alto-Voluminoso y frágil- Autocalentamiento-Vida corta
     • Rangos de Temperatura: Platino: -200-950°C. Níquel: -150-300°C. Cobre: -200-120°C
     • Materiales: Conductores Platino, Níquel, Tugsteno
     • 2 Hilos:Cuando los cables de conexión son cortos, de tal manera que su resistencia total sea despreciable, por ejemplo en transmisores-RTD integrados
     • 3-hilos: Es el normalizado. Los cables que conectan el RTD al circuito de medición tienen resistencias cuyos efectos tienden a cancelarse
     • 4-hilos: Dos hilos más lazo de compensación, proporciona mayor exactitud en la medición que las configuraciones anteriores.

3. Intensidad de la Radiación

   • Pirómetros de Radiación
     • De Radiación:Se basan en la ley de Stephan Boltzman.No necesita estar en contacto intimo con el objeto caliente.
     • Öpticos:Se basan en la ley de distribución de la radiación térmica de Wien. Se utiliza una característica de la radiación térmica: el brillo.
     • Rangos de temperatura: De radiación: Se destinan a medir elevadas temperaturas, arriba de 1600 °C. Öpticos: Puntos por encima de 1063 °C
     • Observaciones:Los pirómetros de radiación para uso industrial, fueron introducidos hacia 1902 y desde entonces se han construido de diversas formas, existiendo dos tipos: espejo concavo y lente
     • Funcionamiento: Un pirómetro en un instrumento utilizado para medir, por medios eléctricos, elevadas temperaturas por encima del alcance de cualquier otro medidor.
     • Ventajas:Permite medir supeficies y objetos que se mueven-Gran velocidad de respuesta.
       • Desventajas: Presentan problemas con la localización del elemento, velocidad del fluido, deterioro del material.

4. Generación de f.e.m

   • Termopares
     • Funcionamiento: Si se unen dos metales distintos por sus extremos y si se someten a temperaturas diferentes, entre las uniones aparecen fuerzas electromotrices generadas que están en función de la diferencia de temperaturas en la unión y del tipo de metal utilizado para fabricar la unión.
       • Efecto Perlier, este efecto involucra la liberación o absorción de calor en la unión cuando fluye corriente a través de el y de la dirección del flujo depende si el efecto es de calentamiento o enfriamiento.
       • Efecto Thompson se desarrolla una segunda fem, debido al gradiente de temperatura de un conductor sencillo y homogéneo
     • Ventajas:-Capacidad calorífica puede ser muy pequeña, respuesta a las variaciones de temperatura muy rápida- No es necesario alimentarlo con ninguna corriente exterior-Relativamente baratos-Amplia variedad-Largas distancias de transmisión-Pequeño y robusto-Fácil calibración.
       • Desventajas: Relación V-T no lineal-Sujetos a envejecimiento y contaminación-Lectura no tan directa- Baja exactitud- Voltajes en los conductores pueden afectar la calibración- Suceptibles a ruidos.
     • Materiales: Platino, Tungsteno, Cromo. Acero, Cobre
     • Obsevaciones: Dos termopares pueden ser utilizados para medir la diferencia de temperatura entre dos puntos. Los circuitos de termopares están sujetos a tres tipos principales de ruido: estático, magnético y común.
     • Rango de Temperatura:

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