Download - Practica No.8 Potenciometro

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

Escuela Superior de Ingeniería Química e Industrias Extractivas

Ingeniería Química Industrial

Laboratorio De Instrumentación y Control

Practica #8

“Potenciómetro Patrón”

Profesora:

Concepción Soberantes Pérez

Alumnas:

Jiménez Hernández Jocelyn Lizanet

Pérez Ordoñez Monserrat

Grupo: 8IV1

Fecha de entrega: 21 de Abril del 2014

2014

Instituto Politécnico Nacional

Escuelas Superior De Ingeniería Química E Industrias Extractivas

Práctica #8

Laboratorio de Instrumentación y Control Página 2

Medición de temperatura por medio de

termopares y RTD (termómetros de

resistencia) y calibración del movimiento

utilizado un potenciómetro patrón.



Práctica #8


¿Qué es el Potenciómetro patrón?

¿Cómo funciona?

Los potenciómetros son dispositivos relativamente

simples. Uno de los tres terminales que tiene cada

potenciómetro es conectado a la fuente de electricidad

y otro es conectado a un punto neutral (toma de tierra

– un punto con voltaje cero y sin resistencia). El tercer

terminal se conecta a una resistencia. Esta resistencia

generalmente está construida en una pieza cuya

resistividad (nivel de resistencia) va creciendo desde un extremo hasta el otro. Este

tercer terminal es el que manipula el usuario a través de un mando o palanca.

CONTROL DEL VOLTAJE

Los potenciómetros también se pueden utilizar para

controlar la diferencia de potencial, también

llamada tensión eléctrica o voltaje, entre varios

circuitos eléctricos. La configuración del

potenciómetro para utilizarlo para este fin es un poco

más compleja que la anterior. Están involucrados al menos dos circuitos, el primero actúa

como una batería o celda eléctrica y el segundo como una resistencia o resistor. El primer

El potenciómetro original es un tipo de puente de circuito para medir voltajes. La palabra se

deriva de “voltaje potencial” y “potencial” era usado para referirse a “fuerza”. El

potenciómetro original se divide en cuatro clases: el potenciómetro de resistencia constante, el

potenciómetro de corriente constante, el potenciómetro microvolt y el potenciómetro

termopar.



Práctica #8


circuito se conecta al segundo en serie. El segundo circuito se conecta por el otro

extremo al potenciómetro en paralelo.

Reóstatos

Cuándo se utilizan potenciómetros con sólo dos

terminales, el potenciómetro actúa como un tipo de resistor

variable conocido como reóstato. Los reóstatos son

similares a los potenciómetros pero son capaces de

soportar niveles de tensión e intensidad eléctrica muchísimo

mayores que los potenciómetros. Los reóstatos se utilizan

en ingeniería eléctrica a nivel industrial

Los primeros y más usados son los mecánicos. Los hay rotatorios, lineales, logarítmicos

y senoidales.

Logarítmicos: Estos son empleados normalmente para audio por su manera

asimétrica de comportarse ante la variación de su eje, al principio sufriremos un

incremento de la resistencia muy leve, hasta llegar a un punto en que el incremento

será mucho mayor.

Senoidales. La resistencia es proporcional al seno del ángulo de giro. Dos

potenciómetros senoidales solidarios y girados 90° proporcionan el seno y el

coseno del ángulo de giro.

Potenciómetros Digitales. Se usan para sustituir a los mecánicos simulando su

funcionamiento y evitando los problemas mecánicos de estos últimos. Está

formado por un circuito integrado que simula el comportamiento de su equivalente

analógico.



Práctica #8


Ley de los circuitos homogéneos En un circuito de un único metal homogéneo, no se puede mantener una corriente termoeléctrica mediante la aplicación exclusiva de calor aunque se varíe la sección transversal del conductor.

Ahora, observando la siguiente figura, la

temperatura T3 y T4 no cambia la fuerza termo

electromotriz debido a T1 y T2. En particular, si

T1=T2 y se calientan A o B no fluye corriente

alguna. Es decir, las temperaturas intermedias a

que pueda estar sometido cada conductor no

alteran la fuerza electromotriz debida a una

determinada diferencia de temperatura entre las

uniones.

Esta ley establece que si un tercer metal (en este caso, hierro) se encuentra insertado entre dos metales distintos formando dos uniones termopar, no contribuirá a la tensión de salida del circuito termoeléctrico formado si estas dos uniones se encuentran a la misma temperatura.



Práctica #8


De acuerdo con esta ley, el cable inferior de la figura, queda reducido a una unión cobre-constatan a la temperatura Tref. Con este resultado ha sido posible eliminar el cable de hierro quedando el circuito total representado en la siguiente figura.

Ley de las temperaturas sucesivas o intermedias.

Dos metales homogéneos diferentes producen una tensión V12, cuando sus uniones están a T1 y T2, ver figura.

• Ahora hay una tensión V23 cuando están a temperaturas T2 y T3, ver figura.

Entonces, la tensión que aparecerá cuando las uniones se encuentren a T1 y T3 será la suma de las caídas de tensión V12 + V23 e igual a V13.



Práctica #8


La exactitud de las mediciones realizadas con el potenciómetro depende de:

La uniformidad de la resistividad por unidad de longitud de Rd a lo largo de todo

el alambre.

La exactitud de la pila patrón.

La sensibilidad del galvanómetro. Cuanto más sensible sea este instrumento, será

capaz de detectar mejor pequeñas variaciones de corriente, y por lo tanto

permitirá un mejor ajuste de las resistencias.

La estabilidad de la batería de trabajo. Como dijimos anteriormente, la exactitud

de la medición no depende del valor de dicha batería, pero sin embargo depende

de que dicho valor permanezca constante durante el proceso de normalización y

de medición.

TERMOPARES

Aplicaciones: Potenciómetros son compactos dispositivos utilizados para ajustar el voltaje en puntos específicos en un circuito. Ellos son los más comúnmente utilizados para controlar la salida de audio de radios y televisores. Volumen, graves, agudos, y el equilibrio de los altavoces están ajustados con potenciómetros. Asimismo, controlar el brillo, el contraste y balance de color en los televisores. Reóstatos se utilizan teniendo en cuenta los reguladores para controlar el actual llegando a las luces.

Un termopar en un dispositivo para la medición de temperatura,

basados en efectos termoeléctricos. Es un circuito formado por dos

conductores de metales diferentes unidos en sus extremos y entre

cuyas uniones existe diferencia de temperatura, que origina una fuerza

electromotriz.



Práctica #8


Enelextremocontrarioalaunióncaliente(uniónfríaodereferencia)apareceunadiferenciade

potencial(Voltios),proporcionalaladiferenciadetemperaturaentreambosextremos.Obse

rvarquehayunextremopositivoyotronegativo.



Práctica #8


La medida con termopares se realiza conectando este a un voltímetro. Pero esto crea

uniones (J2yJ3) entre metales diferentes que generan a su vez termopares, de modo

que la tensión medida por el voltímetro es la suma de las tres tensiones.

En la figura se ha esquematizado una situación real,

yaqueloscablesdeltermoparterminanenunionesJ2yJ3conelcobredelcircuitoelectrónico

demediada.



Práctica #8




Práctica #8


Temperatura

°C

mVolts

experimentales

35 1.27

40 1.57

50 3.17

60 3.57

70 4.17

80 4.57

90 5.07

100 5.67

110 6.07

120 6.57

130 7.17

140 7.67

150 8.17

160 8.57

170 9.27

180 9.77

190 10.47

200 10.87

210 11.27

220 11.47

230 12.07

240 12.57

250 13.37



Práctica #8


0

1

2

3

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mV

olt

s

Temperatura (°C)

Gráfica No. 1"Temperatura Vs. Milivolts"



Práctica #8


Temperatura

°C

mVolts

experimentales

mVolts

teóricos

35 1.27 1.795

40 1.57 2.06

50 3.17 2.58

60 3.57 3.11

70 4.17 3.65

80 4.57 4.19

90 5.07 4.73

100 5.67 5.27

110 6.07 5.81

120 6.57 6.36

130 7.17 6.9

140 7.67 7.45

150 8.17 8

160 8.57 8.56

170 9.27 9.11

180 9.77 9.67

190 10.47 10.22

200 10.87 10.78

210 11.27 11.34

220 11.47 11.89

230 12.07 12.45

240 12.57 13.01

250 13.37 13.56



Práctica #8


El equipo está ya muy viejo así que tuvo algunas complicaciones ala hacer la conexiones

En una porque los cables no hacían contacto esto complico un poco ya que el registrador

de temperatura no se movía la aguja y después se movía muy rápido y tardamos un poco

en que el equipo estuviera estable.

Al hacer la manipulación de las perillas no eran muy buenas ya que como que se atoraban.

En esta práctica se observó el comportamiento de un potenciómetro patrón que es un

tipo de puente de circuito para medir voltajes a ciertas temperaturas, para poder ver el

comportamiento de un termopar se denomina a la unión de dos alambres conductores con

diferente composición metalúrgica. El termopar genera una fuerza electromotriz (fem)

que depende de la diferencia de temperatura de la junta caliente o de medida y la unión

fría o de referencia, así como de la composición del termopar. En el análisis de graficas se puede concluir que aunque se tuvo alguno problemas al hacer

la conexión los resultado s no fueron tan malos estos valores experimentales esto se

refleja en la gráfica 1 puesto que se compara los mvolts teóricos contra los mvolts

experimentales y no hay una gran variación en toda la gráfica solo muy pequeños que fue

en el inicio de la recta y al final que se desvía un poco.

Esto quiere decir que la estabilidad de la batería de trabajo. Influye, la exactitud de la

medición no depende del valor de dicha batería, pero sin embargo depende de que dicho

valor permanezca constante durante el proceso de normalización y de medición.

Los termopares actualmente tienen grandes e importantes aplicaciones

industriales ya que casi todos los procesos en la industria requieren un estricto

control de la temperatura y el uso de termopares ayuda a la automatización del

control de la temperatura ya que se pueden implementar programas que



Práctica #8


ejecuten acciones específicas dependiendo de la temperatura que se tenga en

un momento dado del proceso industrial.

Cambiar el equipo ya que ya no funciona muy bien.

Que nos den un manual previo para la para la práctica a realizar más que nada

sería un instructivo de como realizará la experimentación.

OBSERVACIONES

La temperatura ambiente afecta las lecturas de los termopares.

En el desarrollo experimental utilizamos un termopar tipo J.

La mayoría de los errores de medición son causados por uniones no intencionales del

termopar.

Para minimizar la desviación térmica y mejorar los tiempos de respuesta, los termopares

están integrados con delgados cables.

La difusión de partículas atmosféricas en el metal a los extremos de la temperatura de

operación causa desajustes.

La salida de un termopar es una pequeña señal, así que es susceptible de error por ruido

eléctrico.



Práctica #8


CONCLUSIONES

En base a nuestros objetivos calibramos un milivoltmetro utilizando el potenciómetro patrón.

Con la fuente de tensión de referencia medimos con un termopar tipo “J” la temperatura. Las

características de este tipo de termopares tiene un rango de utilización es de -270°C a

+1200°C. Debido a sus características se recomienda su uso en atmósferas inertes, reductoras

o en vacío, su uso continuado a 800°C no presenta problemas, su principal inconveniente es la

rápida oxidación que sufre el hierro por encima de 550°C y por debajo de 0°C es necesario

tomar precauciones a causa de la condensación de vapor de agua sobre el hierro.

Los termopares son clasificados según la composición de sus metales, los cuales les atribuyen

unas propiedades térmicas, una linealización polinómica y un coeficiente de sensibilidad.

Sabemos que los metales internos están unidos generando una fuerza electromotriz que es lo que

permite su funcionamiento.

Calibrar un termopar consiste en la comparación de un patrón trazable con el termopar mediante

un método validado y acreditado aportando niveles de fiabilidad y seguridad en los procesos.

Los termopares son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar, abarcan un gran

rango de medición de temperatura (depende del tipo de termopar).

RECOMENDACIONES

El laboratorio de instrumentación debería de contar con un área específica y con las

condiciones adecuadas para el buen desarrollo experimental.

http://www.caltex.es/



Práctica #8


Acedo Sánchez J. “Instrumentación y control avanzado de procesos”. Ed. Díaz

de Santos.

Díaz Murillo. “Laboratorio de Instrumentación y Control”. I.P.N

http://www.areatecnologia.com/electronica/potenciometro.html

http://www.disa.bi.ehu.es/spanish/asignaturas/15212/TEMA_2_Introduc

cionInstrumentacion.pdf

http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_industrial/instrumentacionindust

rial/

http://www.termokew.mx/termopares.php

http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-02-07-TC.pdf

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