Medición de temperatura

Los instrumentos utilizan diversos fenómenos que son

influidos por la misma y entre los cuales figuran:

Variaciones en volumen o en estado de los cuerpos

(sólidos, líquidos o gases);

Variación de resistencia de un conductor (sondas de

resistencia);

Variación de resistencia de un semiconductor

(termoresistores);

f. e. m. creada en la unión de dos metales distintos

(termopares);

intensidad de la radiación total emitida por el cuerpo

(pirómetros de radiación)

Termómetros de vidrio

Termómetros bimetálicos

Elementos primarios de bulbo y capilar rellenos de

líquido, gas o vapor

Termopares

Pirómetros de radiación

Termómetros de resistencia

… entre otros

Consta de un depósito de vidrio

El deposito contiene puede contener:

Mercurio_____________________ -35ºC hasta +280ºC

Mercurio (tubo capilar lleno de gas)__ -35ºC hasta 450ºC

Pentano_______________________ -200ºC hasta +20ºC

Alcohol________________________-110ºC hasta +50ºC

Tolueno________________________ -70ºC hasta +100ºC

Se fundan en el distinto coeficiente de dilatación de dos

metales diferentes

La laminas bimetálicas pueden ser rectas o curvas, formando

espirales o hélices

Contiene pocas partes, solo la aguja indicadora sujeta al

extremo libre de la espiral o de la hélice y el propio

elemento bimetálico

La precisión del instrumento es de

±1% y su campo de medida

de -200ºC a +500ºC.

Consisten esencialmenteen un bulbo conectadopor un capilar a unaespiral.

Cuando la temperaturadel bulbo cambia, el gaso el líquido en el bulbo seexpanden y la espiraltiende a desenrollarsemoviendo la aguja sobrela escala para indicar laelevación de la

temperatura en el bulbo.

Clases:

Clase I: termómetros actuados por líquidos

Clase II: termómetros actuados por vapor

Clase III: termómetros actuados por gas

Clase IV: termómetros actuados por mercurio

Clase IB y Clase IA

Clase IIA y Clase IIB

Clase IIC y Clase IID

La medida de temperatura utilizando sondas de resistencia

depende de las características de resistencia en función de la

temperatura que son propias del elemento de detección.

El material que forma el conductor se caracteriza por el

llamado <<coeficiente de temperatura de resistencia>> que

expresa a una temperatura especificada, la variación de la

resistencia en ohmios del conductor por cada grado que

cambia su temperatura.

CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES: alto coeficiente de

temperatura de la resistencia, alta resistividad, relación lineal

resistencia- temperatura, rigidez y ductilidad, y estabilidad de

las características durante la vida útil del material

El platino es el material más adecuado desde el punto de

vista de precisión (0.01 ºC)

El níquel tiene la desventaja de falta de linealidad en su

relación resistencia- temperatura

El cobre tiene como desventaja su baja resistividad

Son semiconductores electrónicos

Se fabrican con óxidos de níquel, manganeso, hierro,

cobalto, cobre, magnesio, titanio y otros metales, y

están encapsulados.

Encuentran su principal aplicación en la medición, la

compensación y el control de temperatura, y como

medidores de temperatura diferencial.

Se basa en un efecto donde la circulación de

corriente en un circuito formado por dos metales

diferentes cuyas uniones se mantienen a distinta

temperatura

La circulación de corriente obedece el efecto Peltier

y el efecto Thomson

Leyes fundamentales

Ley de circuito homogéneo

Ley de los metales intermedios

Ley de temperaturas sucesivas

Tipo K: (Cromo (Ni-Cr) Cromel / Aluminio (aleación

de Ni -Al) Alumel)

Tipo E: (Cromo / Constantán (aleación de Cu-Ni))

Tipo J: (Hierro / Constantán)

Tipo N (Nicrosil (Ni-Cr-Si / Nisil (Ni-Si))

Los tipo B, R y S son los más estables, pero debido a

su baja sensibilidad (10 μV/° C aprox.)

generalmente son usados para medir altas

temperaturas (superiores a 300º C)

Se basa en la desviación de una

bobina situada entre dos polos de

un imán permanente al pasar a su

través la corriente del elemento

primario. El paso de esta corriente

produce un campo magnético que se

opone al del imán permanente y la

bobina móvil gira hasta el par

magnético correspondiente es

equilibrado por el par de tensión

del muelle.

Consta de una fuente de tensión V que alimenta los dos

brazos del circuito con corrientes I1 e I2. El termopar T

está conectado al brazo inferior E y, a través de un

miliamperímetro, al reóstato R. La posición R del

cursor del reóstato R indica la temperatura del proceso

cuando no pasa corriente por el miliamperímetro, es

decir, cuando el punto C del cursor de reóstato R y el

punto E están en la misma tensión.

Se fundan en la ley de Stefan- Boltzmann, que dice

que la intensidad de energía radiante emitida por

la superficie de un cuerpo, aumenta

proporcionalmente a la cuarta potencia de la

temperatura absoluta (Kelvin) del cuerpo.

Los pirómetros de radiación miden la temperatura

de un cuerpo a distancia en función de la radiación

luminosa que éste emite

Los manuales se basan enla desaparición delfilamento de una lámparaal compararlo visualmentecon la imagen del objetoenfocado.

Consisten esencialmente enun disco rotativo quemodula desfasadas laradiación del objeto y lade una lámpara estándarque inciden en un fototubomultiplicador.

Capta la radiación espectral

del infrarrojo, invisible al ojo

humano, y puede medir

temperaturas menores de 700ºC.

La lente filtra la radiación

infrarroja emitida por el área del

objeto examinado y la concentra

en un sensor de temperatura

El detector genera una

tensión proporcional al

cubo de la temperatura.

Está formado por una lente de pyrex, sílice o

fluoruro de calcio que concentra la radiación del

objeto caliente en una termopila formada por varios

termopares de Pt- Pt/Rh, de pequeñas dimensiones

y montadas en serie. La radiación está enfocada

incidiendo directamente en las uniones calientes de

los termopares.

La constante de tiempo de un instrumento es el

tiempo necesario para que alcance el 63,2% de la

variación total de temperatura que experimenta.

La constante de tiempo de un sistema bulbo y capilar

dependerá de la longitud y del diámetro interno del tubo

capilar y del volumen del elemento receptor.

Los elementos primarios eléctricos, sondas de

resistencia, termistores, termopares y pirómetros de

radiación se caracterizan porque el tiempo de

respuesta depende únicamente del intercambio

térmico entre el fluido y el elemento

El pirómetro de radiación responde rápidamente a

los cambios en la temperatura por dos razones

principales: la captación de energía radiante es

prácticamente instantánea y la masa de la

termopila es muy pequeña.