SENSORES DE TEMPERATURA

SENSORES DE
TEMPERATURA
SENSORES
● Termómetro bimetálico
● Termómetros de bulbo y capilar
● Termómetros de resistencia
■ Sondas
■ Termistores
● Termocuplas
● Pirómetros
TERMÓMETRO
BIMETÁLICO
Su principio de funcionamiento se
fundamenta en el distinto coeficiente
de dilatación de dos metales diferentes
laminados conjuntamente (α).
Las láminas bimetálicas pueden ser
rectas o curvas, formando espirales o
hélices.
El uso de termómetros bimetálicos es
admisible para servicio de 0 °C a 400 °C.
TERMÓMETROS DE BULBO Y CAPILAR
Los termómetros tipo bulbo y capilar consisten, en un bulbo conectado por un capilar a una espiral.
Cuando la temperatura del bulbo cambia, el gas o el líquido en el bulbo se expanden y la espiral
tiende a desenrollarse, moviendo la aguja sobre la escala.
Hay clases para este tipo de termómetros dependiendo del material que contiene el bulbo: líquido,
vapor, gas y mercurio. Según el largo del capilar deberán de presentar compensaciones.
TERMÓMETROS DE RESISTENCIA
El funcionamiento de estos termómetros consiste en la
variación de la resistencia del material que constituye
lo llamado sonda en función del cambio de la
temperatura a la cual se encuentra.
La relación antes descrita puede verse en la siguiente
expresión lineal:
Rt = R0 (1 + αt)
R0 = resistencia en ohmios a 0 °C
Rt = resistencia en ohmios a t °C
α= coeficiente de temperatura es de 0,003850 ohm/°C)
Características:
Los materiales que forman el conductor de la resistencia deben poseer las siguientes características:
Alto coeficiente de temperatura de la resistencia (α), ya que de este modo el instrumento de
medida será muy sensible.
Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura dada tanto mayor
será la variación por grado dando mayor sensibilidad.
Relación lineal resistencia-temperatura.
Estabilidad de las características durante la vida útil del material.
De la instalación:
Ejemplos, ejercicios y
demostraciones….
TERMISTORES
Son semiconductores electrónicos que al igual que los sensores
anteriores presentan un coeficiente de temperatura de resistencia.
Para estos materiales este coeficiente puede ser de valor negativo
NTC (Negative Temperature Coeficient) o de valor positivo PTC
(Positive Temperature Coeficient).
La relación entre la resistencia del termistor y la temperatura viene
dada por la expresión:
Rt = resistencia en ohm a la temperatura absoluta Tt
R0 = resistencia en ohm a la temperatura absoluta de referencia T0
β = constante del termistor
Características
Como se puede apreciar en la gráfica los coeficientes de temperatura presentan valor elevado, por lo
que el sensor tiene unas variaciones rápidas, y extremadamente grandes, para los cambios,
relativamente pequeños, en la temperatura.
Los termistores se fabrican con óxidos de níquel, manganeso, hierro, cobalto, cobre, magnesio,
titanio y otros metales, y están encapsulados en sondas y en discos.
En intervalos amplios de temperatura, los termistores tienen características no lineales. Al tener un
alto coeficiente de temperatura, poseen una mayor sensibilidad que las sondas de resistencia ya
estudiadas.
Ejemplos, ejercicios y
demostraciones…...
TERMOPARES
Los termopares es la unión de dos conductores diferentes.
Su principio de funcionamiento se basa en parte en el
efecto Seebeek, en la circulación de una corriente en un
circuito cerrado formado por dos metales diferentes
cuyas uniones se mantienen a distinta temperatura.
También intervienen otros efectos en el proceso que
permite realizar la medición.
Características
Por las leyes que intervienen en el proceso se deduce que en el circuito se desarrolla una pequeña
tensión continua, proporcional a la temperatura de la unión de medida, siempre que haya una
diferencia de temperaturas con la unión de referencia. Los valores de esta f.e.m. están tabulados
en tablas de conversión con la unión de referencia a 0 °C.
La selección de los alambres para los termopares se hace de forma que tengan una resistencia
adecuada a la corrosión, a la oxidación, a la reducción y a la cristalización y que desarrollen una f.
e.m. relativamente alta, que sean estables, de bajo coste y de baja resistencia eléctrica, y que la
relación entre la temperatura y la f.e.m. sea tal que el aumento de ésta sea (aproximadamente)
paralelo al aumento de la temperatura.
Los termopares más comunes son: E de Cromel/Constantan, T Cobre/Constantán, J de
Hierro/Constantan, K de Cromel/Alumel, R Platino-13% Rodio/Platino, S Platino-10% Rodio/Platino.
Ejemplos, ejercicios y
demostraciones…..
PIRÓMETROS DE RADIACIÓN
Los pirómetros de radiación 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, es decir:
W = K × T^4
Los pirómetros de radiación miden, pues, la temperatura de un cuerpo a distancia en función de
su radiación. Existen varios tipos y conforme va avanzando la tecnología estos fueron mejorando.
Pirómetros ópticos
Los
pirómetros
ópticos
manuales
aparecieron en el mercado en el año 1900 y
se basan en la desaparición del filamento de
una lámpara al compararlo visualmente con
la imagen del objeto enfocado.
El operador varía la corriente de la lámpara
hasta que el filamento de la misma deje de
verse sobre el fondo del objeto caliente
enfocado y esto se relaciona con la
temperatura del filamento..
Este sistema sólo puede medirse la
temperatura de objetos incandescentes o en
fusión.
Pirómetro de infrarrojos
El pirómetro de infrarrojos capta la
radiación espectral del infrarrojo,
invisible al ojo humano, y puede
medir temperaturas de 0°C a 4000°C.
La lente filtra la radiación infrarroja
emitida por el área del objeto
examinado y la concentra en un
sensor de temperatura fotoresistivo
que la convierte en una señal de
corriente y, a través de un algoritmo
interno del instrumento y de la
emisividad del cuerpo enfocado, la
pasa a un valor de temperatura.