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Métodos y equipos para medir temperatura
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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
4Ing. Alfonso Cubillos
Bimetálicos
5Ing. Alfonso Cubillos
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
7Ing. Alfonso Cubillos
Termómetro a gas de presión
PV = PV = nRTnRT
8Ing. Alfonso Cubillos
Termómetro a presión de vapor de
líquido
9Ing. Alfonso Cubillos
Termoresistencia
Puente de Wheatstone
10Ing. Alfonso Cubillos
Termoresistencia – PT100
• Fabricada en Platino
• Amplio rango
• Mayor punto de
fusiónfusión
• Soporta oxidación
• Mayor sensibilidad
• Mayor resolución
11Ing. Alfonso Cubillos
Termopar - Termocupla
12Ing. Alfonso Cubillos
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
Termopar - Termocupla
14Ing. Alfonso Cubillos
Termopar - Termocupla
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.
15Ing. Alfonso Cubillos
Termopar - Termocupla
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.
17Ing. Alfonso Cubillos
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.
18Ing. Alfonso Cubillos
Versiones industriales
• Para proteger el RTD o TC se usa un termoposo
� Material
� Longitud� Longitud
� Tipo de ajuste
� Vibraciones
19Ing. Alfonso Cubillos
Versiones industriales
20Ing. Alfonso Cubillos
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
21Ing. Alfonso Cubillos
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
22Ing. Alfonso Cubillos
Pirómetro de radiación
Ing. Alfonso Cubillos 23
Pirómetro de radiación
Ing. Alfonso Cubillos 24
Termografía por infrarrojos
Ing. Alfonso Cubillos 25
Termografía por infrarrojos
Ing. Alfonso Cubillos 26
Termografía por infrarrojos
Ing. Alfonso Cubillos 27
Ing. Alfonso Cubillos 28