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Jaime J. Rodríguez – Módulo Instrumentación Industrial CUC 2005 Jaime J. Rodríguez – Módulo Instrumentación Industrial CUC 2005
MEDICIÓN DE TEMPERATURAMEDICIÓN DE TEMPERATURA
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DEFINICIÓN DE TEMPERATURADEFINICIÓN DE TEMPERATURA
Es un potencial térmico como el voltaje es un potencial eléctrico.
También se define como el grado de calor o frío de un cuerpo referido a una escala de temperatura. Se determina comparativamente con la temperatura de los cuerpos y condiciones que sirven de referencia, por ejemplo el punto de congelación del agua.
Calor: Forma de energía que se transfiere por una diferencia de temperaturas.
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ESCALAS DE TEMPERATURAESCALAS DE TEMPERATURA
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CONVERSIÓN DE UNIDADESCONVERSIÓN DE UNIDADES
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FORMAS DE TRANSFERENCIAS DE CALOR - FORMAS DE TRANSFERENCIAS DE CALOR - ConducciónConducción
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FORMAS DE TRANSFERENCIAS DE CALOR - FORMAS DE TRANSFERENCIAS DE CALOR - ConvecciónConvección
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FORMAS DE TRANSFERENCIAS DE CALOR - FORMAS DE TRANSFERENCIAS DE CALOR - RadiaciónRadiación
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TERMÓMETROS DE VIDRIOTERMÓMETROS DE VIDRIO
)t.1(VotV
Donde:Vt: Volumen de líquido a temperatura t
Vo: Volumen de líquido a 0°C
: Coeficiente dilatación del líquidot: Temperatura del líquido en °C
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TIPOS DE LÍQUIDOS USADOSTIPOS DE LÍQUIDOS USADOS
Líquido termométrico Rango de temperatura Mercurio - 35..... + 28 °C Mercurio ( tubo capilar con gas) - 35..... +450°C Pentano -200.....+ 20°C Alcohol etílico -100.....+ 70°C Alcohol Metilico - 80.....+ 60°C Tolueno - 70.....+ 100°C Acetona - 80.....+ 50°C Toluol - 80.....+ 100°C Mercurio Thalium - 50.....+ 100°C
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TERMÓMETROS DE VIDRIOTERMÓMETROS DE VIDRIO
Ventajas:
Bajo costo Medición simple. Larga vida Preciso.
Limitaciones:
No sirve para control automático . Medición local. Difícil de leer Frágil.
Características:
Rango de medición –130 a 300°C (rango extendido 600°C). Exactitud: 1 a 2%
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TERMÓMETROS BIMETÁLICOSTERMÓMETROS BIMETÁLICOS
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TERMÓMETROS BIMETÁLICOSTERMÓMETROS BIMETÁLICOS
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METAL ALTO COEFICIENTE METAL BAJO COEFICIENTE
Hierro Níquel Latón Monel Zinc Latón
Níquel Invar ( 64 % Fe, 36 % NI) Acero Inox. Invar ( 64 % Fe, 36 % NI)
Níquel Hierro
TERMÓMETROS BIMETÁLICOSTERMÓMETROS BIMETÁLICOS
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TERMÓMETROS BIMETÁLICOSTERMÓMETROS BIMETÁLICOS
Ventajas:
Más robustos que los termómetros de vidrio Lectura en cuadrante. Menor costo que el térmico o eléctrico Preciso.
Limitaciones:
Menos preciso que el de vidrio. Se descalibran con manejo brusco Solo para uso como indicador.
Características:
Rango de medición –60 a 420°C (rango extendido 530°C). Exactitud: 1 a 2%
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BULBO - CAPILARBULBO - CAPILAR
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CLASIFICACIÓN TERMÓMETROS BULBO - CAPILARCLASIFICACIÓN TERMÓMETROS BULBO - CAPILAR
CLASE FLUIDO RELLENO CARACTERISTICAS FLUIDOS USADO I Liquido diferente al mercurio Sin compensación
IA Liquido diferente al mercurio Contenedor y capilar compensados
Alcohol y éter en forma liquida.
IB Liquido diferente al mercurio Contenedor compensado IIA Vapor Temp. Bulbo > Temp.
Ambiente. IIB Vapor Temp. Bulbo < Temp.
Ambiente. IIC Vapor Temp. Bulbo <> Temp
ambiente IID Vapor Liquido no volátil en la
transmisión Temp. Bulbo <> Temp ambiente.
Cloruro de metilo, éter, Benzeno, Tolueno, Butano, Propano, Hexano en forma de vapor.
IIIA Gas Contenedor y capilar compensados
IIIB Gas Contenedor compensado
Helio, Nitrógeno, Anhídrido Carbónico en forma de gas.
VA Mercurio Contenedor y capilar compensados
VB Mercurio Contenedor compensado
Mercurio.
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BULBO - CAPILARBULBO - CAPILAR
Ventajas:
Simples. No requieren energía auxiliar Buen tiempo de respuesta. Costo relativamente bajo.
Limitaciones:
Mayor tamaño de bulbo que los eléctricos. Distancia limitada entre bulbo e indicador
Características:
Rango de medición –180 a 420°C (rango extendido 530°C). Exactitud: 1 a 2%
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TERMOCUPLASTERMOCUPLAS
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TERMOCUPLASTERMOCUPLAS
1. Termocupla o unión caliente. 2. Puntos de medición. 3. Cables de compensación. 4. Puntos de referencia. 5. Cables de conexión. 6. Instrumento de medición. 7. Resistencia de balance.
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TIPOS DE TERMOCUPLASTIPOS DE TERMOCUPLAS
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TIPOS DE TERMOCUPLASTIPOS DE TERMOCUPLAS
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TIPOS DE TERMOCUPLASTIPOS DE TERMOCUPLAS
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TERMOCUPLASTERMOCUPLAS
Ventajas:
Simple. Robusta. Menor costo comparadas con los RTDs. Gran variedad Amplios rangos de temperatura
Limitaciones:
No lineal. Bajo salida de milivoltios Requiere referencia Menos estable
Características:
Rango de medición –200 a 1600°C Exactitud: +/- 4°C
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TERMÓMETROS DE RESISTENCIA (RTD)TERMÓMETROS DE RESISTENCIA (RTD)
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RTDs 2 y 3 hilosRTDs 2 y 3 hilos
138,5@100°C
2
2 142,5 110°C
2
- 4
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CURVAS DE RTDs CURVAS DE RTDs
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CLASES DE PRECISIÓNCLASES DE PRECISIÓN
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METAL SIMBOLO RESISTIVIDAD Oro Au 13.00 Plata Ag 8.8 Cobre Cu 9.26 Platino Pt 59.00 Tungsteno W 30.00 Níquel Ni 36.00
METAL INTERVALO UTIL COSTO RESISTENCIA A 0°C PRECISION Platino -200 a 950 ° C Alto 25,100,500.1000 0.01 % Níquel -150 a 300 ° C Medio 100 0.50 % Cobre -200 a 120 ° C Bajo 10 0.10%
TIPOS DE RTDsTIPOS DE RTDs
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Ventajas:
Buena estabilidad y repetibilidad. Muy buena precisión. Más lineal que la termocupla..
Limitaciones:
Costosa Menos robusta que las termocuplas en ambientes de altas temperaturas y vibración. Pequeño cambio de resistencia. Presenta errores por autocalentamiento. Rango de temperatura limitado.
Características:
Rango de medición –200 a 850°C Exactitud: +/- 0.5°C
TERMÓMETROS DE RESISTENCIA (RTD)TERMÓMETROS DE RESISTENCIA (RTD)
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TERMISTORESTERMISTORES
Ventajas:
Alta salida de resistencia.. Respuesta rápida.. Medición en 2 hilos..
Limitaciones:
No- lineal. Rango limitado. Frágil.
Características:
Rango de medición –80 a 150°C Rt= Ro . exp ( )1 - 1
T ToB
Donde:Rtt: Resistencia a temperatura del proceso
Ro: Resistencia a temp. de referencia (25°C)B: Constante. Depende del proceso de fabricaciónT: Temperatura del procesoTo: Temperatura de referencia (25°C)
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CIRCUITOS INTEGRADOSCIRCUITOS INTEGRADOS
Ventajas:
Salida lineal a la temperatura absoluta. Bajo costo. Alta sensibilidad.
Limitaciones:
Temperatura < 200 ° C. Respuesta lenta. Uso limitado en la industria.
Salida
1A/ °K
+
10k
Salida
+
10mV/°K
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CURVAS TÍPICAS SENSORES DE TEMPERATURA CURVAS TÍPICAS SENSORES DE TEMPERATURA ELÉCTRICOSELÉCTRICOS
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PIRÓMETROS DE RADIACIÓNPIRÓMETROS DE RADIACIÓN
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PIRÓMETROS DE RADIACIÓNPIRÓMETROS DE RADIACIÓN
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EMISIVIDADEMISIVIDAD
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APLICACIÓN PIRÓMETROS RADIACIÓNAPLICACIÓN PIRÓMETROS RADIACIÓN
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PIRÓMETROS DE RADIACIÓNPIRÓMETROS DE RADIACIÓN
Ventajas:
No hay contacto físico. Rango amplio. Respuesta rápida. Medición áreas pequeñas o promedio áreas grandes. Medición altas temperaturas < 3000 °C.
Limitaciones:
Temperatura < 200 ° C Escala no lineal. Puede afectarse la medición por las características del medio. Costo elevado.
