2.48. Los termómetros se basan en bastantes principios. En muchas aplicaciones se utiliza la
expansión de un líquido con un aumento de temperatura. La resistencia eléctrica, los termistores y
los termopares son comunes en la instrumentación y en las sondas remotas. Investigue diversos
termómetros y haga una lista de su intervalo, exactitud, ventajas y desventajas.
http://www.logicbus.com.mx/RTD.php
https://www.monografias.com/trabajos3/transductores/transductores.shtml
https://es.omega.com/prodinfo/termopares.html
Respuesta: Para la medición de temperatura se tienen diversos dispositivos, para realizar las
respectivas lecturas de temperatura el mercado nos ofrece los siguientes dispositivos:
Variación de resistencia en un conductor (Sondas de resistencia).
Variación de resistencia de un semiconductor (Termistores).
Fuerza electromotriz creada en la unión de dos metales distintos (Termopares).
Intensidad de la radiación total emitida por el cuerpo (Pirómetros de radiación).
Otros fenómenos utilizados en laboratorio (Velocidad del sonido en un gas, frecuencia de
resonancia de un cristal, etc.).
Tabla comparativa entre los diferentes dispositivos
RTD
Ventajas
Desventajas
RTD
Mas estable.
Mas preciso.
Mas
lineal
que
los
termopares
Económico
Lento.
Precisa
fuente
de
alimentación,
pequeño
cambio
de
resistencia
TERMISTOR
- Alto
rendimiento
- Rápido
-
-
No lineal.
Rango
de
temperaturas
limitado.
Frágil.
Precisa
fuente
de
alimentación.
TERMOPAR
Autorealimentado.
- Robusto.
- Económico.
-
No lineal.
Baja
tensión.
Precisa
referencia.
El menos
estable.
PIROMETRO
- El de más alto
rendimiento.
- El más lineal.
Soporta
altas
temperaturas debido a
que no hay contacto.
-
Debido a que
su
rango
puede ir por
encima de los
600 °C su
precio puede
elevarse cada
vez más.
Aplicaciones:
Inyección de plástico
Procesos alimenticios
Procesos industriales
Equipo de empaque
Generan señales analógicas entre 4-20 mA.
Precisión: 0.01 °C
Rango de temperatura: 0° C ~ 1250° C
Termistor:
NTC (NEGATIVE THERMAL COEFFICIENT)
PTC (POSITIVE THERMAL COEFFICIENT)
Su rango de temperaturas esta entre -50° C y 150° C, aunque las unidades encapsuladas pueden
alcanzar hasta los 300° C
Gracias a la intercambiabilidad (tolerancia con la que es producido un termistor), es posible
cambiar un termistor por otro en un sistema, sin necesidad de volver a calibrar el aparato de
medida.
En la mayoría de las aplicaciones para una temperatura de 25° C la resistencia varia entre 100 ohm
y 100K Ohm
Termopar: los termopares están disponibles en diferentes combinaciones de metales o
calibraciones para adaptarse a diferentes aplicaciones.
Los tres más comunes J, K y T
J
K
T
Rango de temperatura.
0° C a 750° C
-200° C a 1250° C
-200° C a 350° C
Límites de error estándar.
Mayor a 2.2° C o 0.75%
Mayor a 2.2° C o 0.75%
Mayor a 1 o 0.75%
Pirómetro: Un pirómetro es un aparato capaz de medir la temperatura de una sustancia, pero sin
necesidad de estar en contacto con la misma. Gracias a esto es capaz de medir elevadas
temperaturas sin interferir en las mismas.
La precisión de este depende de la calidad del pirómetro, entre más costoso sea, más preciso.
2.49. Encuentre información para un termómetro basado en una resistencia, termistor y termopar
adecuado para el intervalo de temperaturas entre 0°C y 200°C. Para cada uno de los tres tipos
enumere la exactitud y la respuesta del transductor (Resultados por cambio en grados). ¿Es
necesario hacer alguna calibración o corrección cuando se utilizan en un instrumento?
Datasheet equivalentes RTD, Termistor.
https://mx.omega.com/techref/colorcodes.html
RTD (DATOS ADQUIRIDOS DE DATASHEET DE TEXAS INSTRUMENTS)
1.
2.
3.
4.
Señal de salida: 4-20 mA.
Resolución de salida: 0.25uA.
Error máximo en medición: 0.11° C (-200° C a 200° C), 0.17°C (-200° C a 850° C)
Rango de temperatura: -200° C a 850° C
Una vez utilizado el transductor es necesario hacer un reajuste sobre la adquisición de datos ya que
los niveles de voltaje se desacomodan (offset).
TERMISTOR (SONDAS DE TERMISTOR TEMPERATURA ALTA)
1.
2.
3.
4.
5.
Uso máximo continuo, 200° C [Uso a corto plazo a 250° C] para sonda y conector.
Excelente estabilidad a largo plazo
Tolerancia: ± 0.2 °𝐶 desde 0 hasta 70° C
Rango de temperatura: -50° C a 200° C
Corriente de funcionamiento: 12 mA
Tiempo de respuesta: Aproximadamente 7 segundos (50%), 8 segundos (62.3%), 14 segundos (90%)
en agua con un flujo de 0.91m
TERMOPAR (TENIENDO EN CUENTA SU CONFIGURACION)
Teniendo en cuenta las mas relevantes se añaden las variables
J
K
T
Rango
de
temperatura
(máximo
termopar)
Grado
de
termopar: 0 a
750° C
Grado
de
extensión: 0 a
200° C
Grado
de
termopar: -200 a
1250° C
Grado
de
extensión: 0 a
200° C
Grado
de
termopar: -250 a
350° C
Máximo grado F.E.M(mV)
termopar
LIMITES
ESTANDAR
ERROR
-210 a 1200°C
-8.095 a 69.533
>2.2° C o 0.75%
-270 a 1372°C
-6.458 a 54.886
>2.2° C o 0.75%
-270 a 400° C
-6.258 a 20.872
>1° C o 0.75%
DE
Grado
de
extensión: -60 a
100° C
2.51. Investigue posibles transductores para la medición de temperatura en una flama con
temperaturas cercanas a 1000 K. ¿Existe alguno disponible para una temperatura de 2000 K?
https://www.pce-instruments.com/espanol/instrumento-medida/medidor/termometroinfrarrojo-kat_70710.htm
El instrumento absoluto para dicha medición es el pirómetro de radiación, diseñado para medir
temperaturas a través de un sensor infrarrojo, modelos de este instrumento hay demasiados y
varían con respecto a su rango de medición y su precisión en las lecturas, con respecto a esto se
pueden mostrar los siguientes, ejemplos
Pirómetro PCE-660
El pirómetro PCE-660 es apto para industria, talleres y comercio, como, por ejemplo, las técnicas de
calefacción, ventilación y climatización, la automoción, el control de instalaciones eléctricas y
armarios eléctricos, instalaciones y bancos de ensayo. El pirómetro PCE-660 se puede usar en
condiciones adversas.
- Rango de medición: - 50 ... 380 °C
- Precisión: - 50 ... 0 °C: ± 4°C
- Resolución: 0,1 °C
- Óptica de 13:1
- Ajuste del grado de emisividad
Referencia: PCE-778
Pirómetro PCE-778
El pirómetro PCE-778 es un dispositivo de medición de temperatura que utiliza un láser infrarrojo
para medir la temperatura a distancia. La medición de la temperatura sin contacto con el pirometro
es adecuada para temperaturas de hasta 800 ºC. Así puede superar distancias en las que la
temperatura serían demasiado altas para el cuerpo humano.
- Rango de medición: -40 ... +800 ºC
- Resolución óptica: 12 : 1
- Función MIN/MAX
- Círculo láser
- Lectura diferencial
- Promedio ponderado y la lectura diferencial
Fabricante: PCE Instruments
Pirómetro PCE-IR 1800
El pirómetro para altas temperaturas se ha desarrollado especialmente para mediciones en metales
y acero (sobre todo para temas de fundición), aunque también se puede usar en muchas otras
aplicaciones de altas temperaturas. El pirometro puede detectar temperaturas de hasta +1800 ºC
de forma rápida y precisa.
- Rango de medición: +650 ... +1800 ºC
- Precisión: ± (0,3 % Tmedición ±1 ºC)
- Rango espectral: 1,0 µm
Fabricante: PCE Instruments
Este ultimo pirómetro cumple con la condición para medir hasta 2000 K
2.52. Se dispone de dispositivos para medir la presión como transductores de presión diferencial o
absoluta. Haga una lista de 5 transductores de presión diferencial diferentes para medir las
diferencias de presión del orden de 100 kPa. Observe su exactitud, su respuesta (¿lineal o?) y su
precio.
https://es.omega.com/technical-learning/transductores-de-desplazamiento-variable-lineal.html
https://www.digikey.com/products/en/sensors-transducers/lvdt-transducers-linear-variabledifferential-transformer/522
Un Transductor diferencial de variación lineal (LVDT) es un equipo electromecánico usado para
transformar movimiento mecánico o vibraciones, específicamente movimiento rectilíneo, en una
corriente eléctrica variable, voltaje o señales eléctricas, y lo contrario. Mecanismos accionadores
usados principalmente para sistemas de control automático en tecnologías de medición. La
clasificación de transductores electromecánicos incluye principios de conversión o tipos de señales
de salida.
Principios de Conversión:
-
Electromagnético.
-
Magnetoeléctrico.
Electrostático.
Señales de Salida:
-
Señal de salida analógica y discontinua.
Digital.
Evaluando Transductores Electromecánicos:
-
Cualidades estáticas y dinámicas.
Sensibilidad o proporción de transferencia - E= Δy / Δx o Δy es el cambio en la cantidad de
salida y cuando la cantidad de entrada x es cambiada por Δx.
Señal de Salida-intervalo de frecuencia de operación.
Error estático de conversión o de la señal.
Descripción de 5 dispositivos
1) SENSOR LVDT MHR SERIES +-1.27MM, Temperatura de operación -55°C ~ 150°C,
$184.68000 USD
2) GENERAL PURPOSE LVDT HR, Temperatura de operación -55°C ~ 150°C, $166.46000 USD
3) SENSOR LVDT MHR SERIES +-0.64MM, Temperatura de operación -55°C ~ 150°C,
$258.30000 USD
4) SERIES PRECISION GAUGE HEADS, Temperatura de operación 0°C ~ 70°C, $822.36000 USD
5) SENSOR GAUGE HEAD GCD-SE 12.7MM, Temperatura de operación -25°C ~ 85°C,
$867.06000 USD
2.53. Un micromanómetro utiliza un fluido cuya densidad es 1000 Kg/m^3 y puede medir la
diferencia de altura con una exactitud de ± 0.5 𝑚𝑚. Su intervalo es una diferencia máxima de
alturas de 0.5 m. Investigue si se dispone de transductores para reemplazar el micromanómetro.
https://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-presion/micromanometromanoair-500.htm
https://es.omega.com/prodinfo/transductores-de-presion.html
Un transductor de presión convierte la presión en una señal eléctrica analógica. Aunque hay varios
tipos de transductores de presión, uno de los más comunes es el transductor extensométrico.
La conversión de la presión en una señal eléctrica se consigue mediante la deformación física de los
extensómetros que están unidos en el diafragma del transductor de presión y cableados en una
configuración de puente de Wheatstone. La presión aplicada al sensor produce una deflexión del
diafragma, que introduce la deformación a los medidores. La deformación producirá un cambio de
resistencia eléctrica proporcional a la presión.
Salida eléctrica del sensor de presión
Transductores de presión con salida milivoltios.
Transductores de presión con salida voltios.
Transmisores de presión con salida 4-20 mA.
Elegir el mejor sensor de presión
Transductor de presión de propósito general
Transductor de presión de alta estabilidad/alta precisión
Transductor de presión de diafragma al ras
Transductor de presión de diafragma al ras
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