CALIBRACIN Y MEDICIN DE TEMPERATURA

OBJETIVO.

- Familiarizarnos con instrumentos de medicin de temperatura. - Aprender a calibrar dichos instrumentos.

FUNDAMENTO TERICO.

La medida de temperatura es una de las ms importantes y usuales que se realiza en los

procesos industriales.

Se usan instrumentos de distinto principio, como ser:

1. Termmetro de lquido en vidrio.

Funciona con el principio de dilatacin volumtrica de un lquido en un capilar, en funcin de la temperatura a la que est sometida.

2. Termmetro Bimetlico.

Se basa en un conjunto de dos metales distintos, con distinto coeficiente de expansin trmica, pegados entre s, los que al someterse a una temperatura mayor, sufrirn distintos cambios de volumen, provocando torsin hacia un lado. La defleccin es proporcional a la temperatura.

3. Termmetro de Resistencia.

Un elemento resistivo se expone a la temperatura, el cambio de la resistencia elctrica es proporcional a la temperatura. Para rangos cortos se emplea la ecuacin:

R = Ro ( 1+ T)

Para rangos superiores y ms precisos se usa la ecuacin:

R = Ro (1 + AT + BT2 +...)

Donde:

= Coeficiente trmico de resistencia.

A, B = Constantes experimentales.

4. Termistor

Es un dispositivo semiconductor, con un coeficiente trmico de resistencia negativo.

La ecuacin que rige el comportamiento de estos elementos es:

R = Ro e ( (1/T) (1/To))

Donde:

= constante experimental.

Tenemos:

= /-To2

5. Termocuplas.

Es un elemento constituido por dos hilos conductores metlicos diferentes, unidos en

un extremo, denominado junta caliente o detectora.

Van conectados a algn instrumento de medicin de F.E.M., en el extremo fro de los

conductores.

La ecuacin es la siguiente:

F.E.M. = (A + BT + CT2)

Donde:

A, B, C = constantes.

T = temperatura.

6. Termmetro metlico con fluido interno.

Se basan en la fuerza originada por la presin de vapor del fluido interno, ante la

temperatura a la que se ve sometida.

La presin de vapor se transmite a travs de un capilar hasta un tubo burdn,

donde se produce la defleccin proporcional a la temperatura.

PROCEDIMIENTO.

I) Error de Inmersin.

1) Calibracin y determinacin del error por inmersin del termmetro de vidrio. 2) Para calibrar, usamos un termmetro patrn, adems de un medio cuya

temperatura se considere estndar tal como el punto de fusin del hielo. 3) Para determinar el error por inmersin, introducir el termmetro en un bao y

aplicar la siguiente ecuacin: E = 0.00016 N(TB TA)

Donde:

N = nmero de divisiones que sobresalen del bao.

TB = temperatura del bao.

TA= Temperatura ambiente.

II) Termmetro de Resistencia

Tomar datos de resistencia ( ) en funcin de la temperatura.

III) Termocuplas

Obtenga datos de F.E.M. (mv), en funcin de la temperatura.

IV) Caractersticas estticas.

Determine, para cada instrumento, sus caractersticas estticas.

V) Velocidad de respuesta.

A travs de una seal de cambio brusco, (seal escaln), determinar la velocidad

de respuesta.

DATOS OBTENIDOS.

Termmetro con termistor:

T[C] R

28 5,3

33 4,5

38 4

43 3,4

48 2,9

53 2,5

58 2,3

63 1,9

68 1,8

73 1,5

78 1,3

85 1,1

Termocupla:

T[C] V[mV]

28 0,1

33 0,2

38 0,5

43 0,7

48 0,9

53 1,1

58 1,3

63 1,5

68 1,7

73 1,9

78 2,2

85 2,5

Termmetro bimetlico.

t(seg) T

0 0

125 20

180 30

244 40

320 50

400 60

610 70

900 80

1234 87

Termmetro de vidrio(Hg).

Rango (-10 150)[oC]

t (seg) T

427 87

235 80

175 70

140 60

CALCULOS.

a) Calcule la sensibilidad de los termmetros de resistencia y las termocuplas.

Respuesta.

Hallamos el valor de la sensibilidad mediante la frmula:

Sensibilidad = (Rfinal Rinicial)/(Tfinal Tinicial)

Termmetro de resistencia:

T[C] R Sensibilidad

28 5,3 -0,160

33 4,5 -0,100

38 4 -0,120

43 3,4 -0,100

48 2,9 -0,080

53 2,5 -0,040

58 2,3 -0,080

63 1,9 -0,020

68 1,8 -0,060

73 1,5 -0,040

78 1,3 -0,029

85 1,1 0,013

Termocupla:

T[C] V[mV] Sensibilidad

28 0,1 0,020

33 0,2 0,060

38 0,5 0,040

43 0,7 0,040

48 0,9 0,040

53 1,1 0,040

58 1,3 0,040

63 1,5 0,040

68 1,7 0,040

73 1,9 0,060

78 2,2 0,043

85 2,5 0,029

b) Grfica T vs. tiempo, en la prueba de velocidad de respuesta. 1. Grficas, bimetlico.

2. Grficas, termmetro de Mercurio (-10 a 150) (oC)

c) Grfica Resistencia vs. Temperatura, y Fem. vs. Temperatura.

Termistor:

0

20

40

60

80

100

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

T (

C)

t (seg)

T vs t

T

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

120 170 220 270 320 370 420 470

Tem

per

atu

ra

tiempo

T vs t

Termocupla:

Error de inmersin:

Respuesta:

Segn los datos tomados:

N = 60; TB = 65 oC.; TA= 16 oC

El error por inmersin es:

0

1

2

3

4

5

6

25 35 45 55 65 75 85

R (

)oh

ms

T (C)

R vs T

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

20 30 40 50 60 70 80 90

V (

mV

)

T (C)

V vs T

E = 0.00016 N(TB TA)

E = 0.47 oC

CONCLUSIONES.

1) Las grficas obtenidas para el termmetro de resistencia concuerdan con la realidad, las grficas no resultan perfectas pero muestran su clara tendencia, la cual demuestran la rapidez de reaccin y la sensibilidad de cada medidor de la temperatura..

2) Las grficas de la termocuplas, no muestran claramente su tendencia polinmica, se puede atribuir ese error a un instrumento deficientemente sensible y el deterioro del material.