medición de temperatura

Medición de Temperatura

Ing. Alfonso Cubillos V

La temperatura

°C= (°F - 32)/1.8

°C=K - 273.15

K=(°F-32)*5/9+273.15K=(°F-32)*5/9+273.15

K=°C + 273.15

°F=(°C * 1.8) + 32

°F=(K-273.15)*9/5+32

2Ing. Alfonso Cubillos

Principios de medición

Elementos sensores – (de contacto)

Cambio de presión en un gas con volumen constante Tubo de Bourdon

Cambio de volumen en líquidos Termómetro de columna

Cambio de volumen en sólidos Bimetálico

Cambio en la presión de vapor de un líquido con

vapor saturado

Termómetro de vapor a

presiónvapor saturado presión

Cambio en la resistencia de un metal Termoresistencia

Cambio en la resistencia de un semiconductor Termistor

Cambio en la potencia eléctrica entre metales Termopar o Termocupla

Ópticos – (sin contacto)

Cambios en la cantidad de radiación emitida Pirómetro de radiación

Cambios en la longitud de onda de la radiación

emitida3Ing. Alfonso Cubillos

Termómetros de

líquidos


Bimetálicos


Bimetálicos

1- Vástago

2- Bobina Bimetálica

3- Eje

4- Hexágono (Para llave)

5- Caja

6- Buje

7- Cojinete

8- Dial Interno

9- Anillo del Dial

10- Aguja Indicadora

11- Junta

12- Anillo

13- Conexión al Proceso

14- Ajuste Externo

15- Anillo "O"

16- Piñón de Ajuste

17- Engranaje de Ajuste

18- Tornillos

19- Visor6Ing. Alfonso Cubillos

Termostato bimetálico


Termómetro a gas de presión

PV = PV = nRTnRT


Termómetro a presión de vapor de

líquido


Termoresistencia

Puente de Wheatstone


Termoresistencia – PT100

• Fabricada en Platino

• Amplio rango

• Mayor punto de

fusiónfusión

• Soporta oxidación

• Mayor sensibilidad

• Mayor resolución


Termopar - Termocupla


Termopar - TermocuplaTipo Elemento Rango f.e.m.

J Fe -

Constantan

-210°C a 760°C -8.096 mV a 42,919

mV

K Cromel –

Alumel

-270°C a

1200°C

-6.458 mV a 48.838

mV

E Cr –

Constantan

-270°C a

1000°C

-9.835 mV a 76.373

mVConstantan 1000°C mV

T Cu –

Constantan

-270°C a 400°C -6.258 mv a 20.872

mV

N Nicrosil –

Nisil

-270 °C a

1300°C

-4.345 mV a 47.513

mV

S Platino –

Rodio

-50°C a 1768°C -0.236 mV a 18.693

mV

R Platino -

Rodio

-50°C a 1768°C -0.226 mV a 21.101

mV

B Rodio 0°C a 1820°C 0 mV a 13820 mV13Ing. Alfonso Cubillos


Tipo Elemento

J

Puede utilizarse en atmósferas neutras, oxidables o reductoras. No se recomienda

en atmósferas muy húmedas y a bajas temperaturas (el termoelemento JP se

vuelve quebradizo). Encima de 540°C el hierro se oxida rápidamente. No se

recomienda en atmósferas sulfurosas por encima de 500°C.

Puede utilizarse en atmósferas inertes y oxidables. Por su alta resistencia a la

K

Puede utilizarse en atmósferas inertes y oxidables. Por su alta resistencia a la

oxidación se utiliza en temperaturas superiores a 600ºC y en algunas ocasiones en

temperaturas abajo de 0ºC. No debe utilizarse en atmósferas reductoras y

sulfurosas. En temperaturas muy altas y atmósferas pobres en oxigeno ocurre una

difusión del cromo, lo que ocasiona grandes desvíos de la curva de respuesta del

termopar. Este último efecto se llama “green - root”.

E

Puede utilizarse en atmósferas oxidables, inertes o al vacío, no debe utilizarse en

atmósferas alternadamente oxidables y reductoras. Dentro de los termopares a

menudo utilizados, es el que posee mayor potencia termoeléctrica, bastante

conveniente cuando se desea detectar pequeñas variaciones de temperatura.



Tipo Elemento

T

Puede utilizarse en atmósferas inertes, oxidables o reductoras. Gracias a la gran

homogeneidad con que el cobre puede ser procesado, se obtiene una buena

precisión. En temperaturas superiores a 300ºC, la oxidación del cobre se torna

muy intensa, lo que reduce su vida útil y ocasiona desvíos en la curva de respuesta

original

Este nuevo tipo de termopar es un sustituto del termopar tipo K que posee una

N

Este nuevo tipo de termopar es un sustituto del termopar tipo K que posee una

resistencia a la oxidación superior a éste. En muchos casos también es un

sustituto de los termopares a base de platino a raíz de su temperatura máxima de

utilización. Se recomienda para atmósferas oxidables, inertes o pobres en

oxígeno, ya que no sufre el efecto “green - root”. No debe exponerse a atmósferas

sulfurosas. El gráfico de abajo muestra el desvío de temperaturas que sufre el

termopar tipo N en comparación al tipo K en una atmósfera oxidable a

temperatura de 1000ºC.

B

Puede ser utilizado en atmósferas oxidables, inertes y por un corto espacio de

tiempo en el vacío. Normalmente se utiliza en temperaturas superiores a 1400ºC,

por presentar menor difusión de rodios que los tipos S y R. A temperaturas abajo

de los 50ºC la fuerza electromotriz termoeléctrica generada es muy pequeña 16Ing. Alfonso Cubillos

Criterios de selección de termocuplas

• Rango de Temperaturas a cubrir.

• Ser químicamente resistentes.

• Ser mecánicamente robustos.

• Producir una salida eléctrica mensurable, y • Producir una salida eléctrica mensurable, y estable.

• Tener la exactitud y precisión requeridas.

• Responder con la velocidad necesaria

• Ser lo mas económicas posibles.


Consideraciones en la aplicación de las

termocuplas

• La transferencia de calor al medio y viceversa

para no afectar la lectura.

• Si se necesita o no que estén aislados

eléctricamente de masa. eléctricamente de masa.

• Otras cuestiones ambientales:

• Presión , Vibraciones, Areas Clasificadas,

Cableados, Sistema de Control con el que se

deberá compatibilizar la medición.


Versiones industriales

• Para proteger el RTD o TC se usa un termoposo

� Material

� Longitud� Longitud

� Tipo de ajuste

� Vibraciones


Versiones industriales


RTD vrs Termocupla

• Para medir temperaturas normales, detectores de temperatura por resistencia (RTD´s) o termocuplas son la solución mas eficiente y económica

• Ambos desempeñan mediciones de contacto• Ambos desempeñan mediciones de contacto

• Ellos son Muy durables

• Rigidos

• Rangos de medición grande

• Se usan en combinación con un acondicionador de señal


RTD vrs Termocupla

RTD Termocupla

Exactitud +/- 0.1°C +/- 1°C

Estabilidad < 0.1% / 5 años 1°C año

Sensibilidad Moderada BajoSensibilidad Moderada Bajo

Linealidad Mejor Moderada

Rango -200°C a 850°C -190°C a 1821°C

Respuesta Lenta Rápida

Costo Costosas La mitad del RTD


Pirómetro de radiación

Ing. Alfonso Cubillos 23

Pirómetro de radiación


Termografía por infrarrojos


medición de temperatura

Business