IEC 60751: Estándar de Termómetros de Resistencia de Platino

IEC 60751
Edition 2.0 2008-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Termómetros industriales de resistencia de platino y sensores de temperatura de platino
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IEC 60751
Edition 2.0 2008-07
INTERNATIONAL
STANDARD
NORME
INTERNATIONALE
Termómetros industriales de resistencia de platino y sensores de temperatura de platino
–2–
60751-1 © IEC:2008
CONTENIDOS
PREFACIO................................................................................................................................................
4
1
Alcance…...........................................................................................................................................
6
2
Referencias normativas……………………………………………………...…………............................
6
3
Definiciones y términos…………………………………………………………………….…….................
6
4
Características…………………………………………………………………………………………………
8
4.1
Relaciones temperatura/resistencia…......................................................................................
8
4.2
Valores de resistencias..................................................................………………………………
9
Requerimientos generales.................................................................................................................
12
5.1
12
5
5.1.1
Rango de temperatura de validez.......................................................................
12
5.1.2
Resistencias…………………………....................................................................
12
5.1.3
Termómetros……………………..……….............................................................
12
5.1.4
Clases especiales de tolerancia y rangos de temperatura válidos....................
12
5.2
Corriente de medición…………................................................................................................
13
5.3
Suministro eléctrico…...............................................................................................................
13
Configuración del conexionado de los cables.………………...…………………………….....
13
Ensayos…………...............................................................................................................................
14
6.1
14
5.4
6
Clases de tolerancia……..........................................................................................................
6.2
Generalidades..........................................................................................................................
6.1.1
Ensayos rutinarios de producción.......................................................................
14
6.1.2
Ensayos tipo……................................................................................................
14
6.1.3
Ensayos tipo adicional........................................................................................
14
Ensayos rutinarios de producción para resistencias.................................................................
14
6.2.1
6.3
6.4
6.5
Ensayo de aceptación de tolerancia....................................................................
14
Ensayos rutinarios de producción para termómetros...............................................................
15
6.3.1
Resistencia de aislación a temperatura ambiente...............................................
15
6.3.2
Ensayo de integridad de la vaina………………………........................................
15
6.3.3
Ensayo dimensional………………..……………………........................................
15
6.3.4
Ensayo de aceptación de tolerancia.…………………..........................................
15
Ensayos tipos para resistencias…………………………..........................................................
16
6.4.1
Tolerancias…………………………….…………………........................................
16
6.4.2
Estabilidad a la temperatura límite superior..…………........................................
16
6.4.3
Auto calentamiento………………..….…………………........................................
16
Ensayos tipo para termómetros..……...…………………..........................................................
16
6.5.1
Resistencia de aislación a temperaturas elevadas……......................................
16
6.5.2
Tiempo de respuesta térmica…………………………..........................................
18
6.5.3
Estabilidad en el límite superior de temperatura.…….........................................
18
6.5.4
Efecto termoeléctrico…………………………...……….........................................
18
6.5.5
Efecto del ciclado de la temperatura.....……...……….........................................
18
6.5.6
Efecto de histéresis…..………………………...……….........................................
18
6.5.7
Auto calentamiento...…………………………...……….........................................
18
6.5.8
Profundidad de inmersión mínima.…………...……….........................................
18
60751-1 © IEC:2008
6.6
Ensayos tipo adicionales para aplicaciones especiales de termómetros................................ 19
6.6.1
Capacitancia……...…………..………………...……….........................................
18
6.6.2
Inductancia……...…………..………………...…………........................................
19
6.6.3
Resistencia dieléctrica…..…………………...…………........................................
19
6.6.4
Ensayo de vibración ….……………………...…………........................................
19
6.6.5
Ensayo de caída…….………………………...………….......................................
19
Resumen de ensayos…………………………………………………....................................
19
Información que debe ser puesta a disposición por el fabricante......................................................
20
6.7
7
−3–
7.1
Solo para resistencias……………………………………………………................................
20
7.2
Para resistencias y/o termómetros .…….………………………………................................
20
Identificación y marcado de termómetros…………………………......................................................
20
Figura 1 – Configuración de conexiones…………………..……………………………………………………
13
Figura 2 – Ejemplos de resultados de ensayos para la selección o rechazo de resistores……………….
15
Tabla 1 – Relación temperatura/resistencia, R0 = 100.00 Ω…..................................................................
10
Tabla 2 – Clases de tolerancia para resistors……….................................................................................
12
Tabla 3 – Clases de tolerancia para termómetros………….......................................................................
12
Tabla 4 – Resistencia de aislación mínima para termómetros a temperatura máxima….........................
16
Tabla 5 – Tabla de ensayos descriptos en esta norma…………...............................................................
20
8
–4–
60751-1 © IEC:2008
COMISION ELECTROTECNICA INTERNACIONAL
_________________
TERMOMETROS INDUSTRIALES DE RESISTENCIA A PLATINO Y
SENSORES DE TEMPERATURA DE PLATINO
PREFACIO
1)
La Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) es una organización mundial para la normalización
compuesta por comités electrotécnicos nacionales (Comités Nacionales IEC). El objetivo de la IEC es
promover la cooperación internacional en todas las cuestiones relativas a la normalización en los
campos eléctricos y electrónicos. Para este fin y además de otras actividades, IEC publica Normas
Internacionales, Especificaciones Técnicas, Informes Técnicos, Especificaciones Públicamente
Disponibles (PAS) y Guías (en lo sucesivo denominadas "Publicaciones IEC"). Su preparación se
confía a los comités técnicos; cualquier comité nacional de IEC interesado en el tema tratado puede
participar en este trabajo preparatorio. Las organizaciones internacionales, gubernamentales y no
gubernamentales que trabajan de enlace con la CEI también participan en esta preparación. IEC
colabora estrechamente con la Organización Internacional de Normalización (ISO) de acuerdo con las
condiciones determinadas por el acuerdo entre las dos organizaciones.
2)
Las decisiones formales o los acuerdos de IEC sobre asuntos técnicos expresan, lo más fielmente
posible, un consenso internacional de opiniones sobre los temas relevantes ya que cada comité técnico
tiene representación de todos los Comités Nacionales de IEC interesados
3)
Las Publicaciones de IEC tienen la forma de recomendaciones de uso internacional y son aceptadas
por los Comités Nacionales de IEC en este sentido. Si bien se realizan todos los esfuerzos razonables
para garantizar que el contenido técnico de las Publicaciones de IEC sea preciso, IEC no se hace
responsable por la forma en que se utilizan o por ninguna mala interpretación por parte de cualquier
usuario final.
4)
Con el fin de promover la uniformidad internacional, los Comités Nacionales de IEC se comprometen a
aplicar las Publicaciones de IEC de forma transparente en la mayor medida posible en sus
publicaciones nacionales y regionales. Cualquier divergencia entre cualquier Publicación IEC y la
correspondiente publicación nacional o regional deberá estar claramente indicada en este último.
5)
IEC no proporciona ningún procedimiento de marcado para indicar su aprobación y no puede
responsabilizarse por ningún equipo declarado conforme con una publicación de IEC.
6)
Todos los usuarios deben asegurarse de tener la última edición de esta publicación.
7)
IEC o sus directores, empleados, empleados o agentes, incluidos los expertos individuales y miembros
de sus comités técnicos y Comités Nacionales de IEC no se responsabilizarán por lesiones personales,
daños a la propiedad u otros daños de cualquier naturaleza, ya sean directos o indirectos, o por los
costos (incluidos los honorarios legales) y los gastos que surjan de la publicación, uso o dependencia
de esta publicación de IEC o de cualquier otra publicación de IEC.
8)
Se llama la atención sobre las referencias normativas citadas en esta publicación. El uso de las
publicaciones mencionadas es indispensable para la correcta aplicación de esta publicación.
9)
Se llama la atención sobre la posibilidad de que algunos de los elementos de esta Publicación IEC
puedan ser objeto de derechos de patente. IEC no se responsabilizará por la identificación de ninguno
o todos los derechos de patente.
La Norma Internacional IEC 60751 ha sido preparada por el subcomité 65B: Dispositivos y análisis de
procesos, del comité técnico IEC 65: Medición, control y automatización de procesos industriales
Esta segunda edición cancela y reemplaza la primera edición publicada en 1983, la enmienda 1 (1986) y la
enmienda 2 (1995). Esta edición constituye una revisión técnica.
Los cambios técnicos significativos respecto de la edición anterior son los siguientes:
Si bien la relación temperatura / resistencia en 4.2 permanece sin cambios, existen varios cambios en
los otros capítulos. Los más importantes son:
-
Las clases de tolerancia siguen un nuevo esquema;
Se incluyen los ensayos para la aceptación de la tolerancia;
Se incluye el ensayo de histéresis;
Varios cambios en los ensayos individuales;
Los apéndices son eliminados.
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−5–
El texto de esta norma se basa en los siguientes documentos:
FDIS
Informe de votación
65B/664/FDIS
65B/683/RVD
La información completa sobre la votación para la aprobación de esta norma se puede encontrar en el
informe sobre la votación indicada en la tabla anterior.
Esta publicación ha sido redactada de acuerdo con las Directivas ISO / IEC, Parte 2.
El comité decidió que el contenido de esta publicación permanecerá sin modificaciones hasta la fecha de
mantenimiento indicada en el sitio web de IEC en "http://webstore.iec.ch" en los datos relacionados con la
publicación específica. En esta fecha, la publicación será:
•
reconfirmada,
•
retirada,
•
reemplazada por una edición revisada, or
•
modificada
–6–
60751-1 © IEC:2008
TERMÓMETROS INDUSTRIALES DE RESISTENCIA DE PLATINO Y
SENSORES DE TEMPERATURA DE PLATINO
1 Alcance
Esta norma especifica los requisitos y la relación temperatura/resistencia para los sensores industriales de
temperatura de resistencia de platino que más adelante se denominarán "resistencias de platino" o
"resistencias" y para los termómetros industriales de resistencia de platino, que más adelante se
denominarán "termómetros" cuya resistencia eléctrica es una función definida de la temperatura.
La Norma Internacional se aplica a resistencias de platino cuyo coeficiente de temperatura α, definido como:
−
∗ 100∘
=
-3
-1
tiene un valor convencional de α = 3.851 x 10 ºC , donde R100 es la resistencia a t = 100ºC y R0 es la
resistencia a t = 0ºC.
Los valores de temperatura en esta norma están en términos de la Escala de Temperatura Internacional de
1990, ITS-90. Las temperaturas en grados Celsius se denotan con el símbolo t, excepto en la Tabla 1, en la
cual se utiliza en toda la nomenclatura el símbolo t90/ºC.
Esta norma contempla a las resistencias y termómetros en todo o parte del rango de temperatura de -200ºC
a +850ºC con diferentes clases de tolerancia, las cuales pueden cubrir rangos restringidos de temperatura.
Para relaciones temperatura/resistencia con incertidumbre <0,1ºC, las cuales son posibles solo para
resistencias o termómetros con estabilidad excepcionalmente alta y calibración individual, puede ser
necesaria una ecuación de interpolación más compleja que la presentada en esta norma.
2 Referencias normativas
Los siguientes documentos referenciados son indispensables para la aplicación de esta norma. Para las
referencias con fecha, se aplica solo la edición citada. Para las referencias sin fecha, se aplica la última
edición del documento referenciado (incluyendo cualquier modificación).
IEC 61152, Dimensiones de los elementos de termómetros encapsulados en metal.
IEC 61298-1, Dispositivos de Medición y Control de Procesos – Procedimientos y Métodos Generales para
la Evaluación del Desempeño – Parte 1: Consideraciones generales
3 Definiciones y términos
Las siguientes definiciones y términos se utilizan para los propósitos de este documento:
3.1
Resistencia dieléctrica
Máxima tensión entre todas las partes de un circuito eléctrico y la cubierta del termómetro o, en el caso de
un termómetro con dos o más circuitos de detección, entre los dos circuitos individuales, que el termómetro
puede resistir sin daños. Se deben especificar las condiciones de medición para c.c. y c.a. (incluyendo la
frecuencia).
60751-1 © IEC:2008
−7–
3.2
Resistencia de aislación
Resistencia eléctrica medida entre cualquier parte del circuito eléctrico y la cubierta a temperatura ambiente
o temperaturas elevadas, y con una tensión de medición específica (c.c. o c.a.).
3.3
Profundidad mínima de inmersión
Profundidad de inmersión cuya variación con la calibración con inmersión completa no exceda 0,1ºC.
3.4
Resistencia nominal
Resistencia esperada R0 de una resistencia o termómetro de resistencia a 0ºC, declarada por el fabricante y
mostrada en la placa del termómetro, usualmente redondeado en Ohm. Las resistencias de platino se
caracterizan frecuentemente por su valor nominal: Una resistencia Pt100 es una resistencoa con R0 = 100 Ω
3.5
Termómetro de resistencia de platino
PRT
Dispositivo sensible a la temperatura que consiste en una o más resistencias de detección de platino dentro
de una funda protectora, con cables de conexión internos y terminales externos para permitir la conexión de
los instrumentos de medición. Se pueden incluir medios de montaje y cabezales de conexión. No se incluye
ningún tubo de protección separable o termopozo.
3.6
Longitud sensible a la temperatura
Longitud del termómetro cuya temperatura influye directamente en la resistencia medida. Por lo general, la
longitud sensible a la temperatura está relacionada con la longitud de la resistencia.
3.7
Resistencia de platino
Resistencia hecha con cable o lámina de platino con características eléctricas definidas, incrustada en un
aislante (en la mayoría de los casos vidrio o cerámica), diseñada para ser ensamblada en un termómetro de
resistencia o en un circuito integrado.
3.8
Auto calentamiento
Incremento de temperatura de una resistencia o de una resistencia en un termómetro causada por la
energía disipada por la corriente de medición.
3.9
Coeficiente de auto calentamiento
El coeficiente de dimensión ºC/mW es característico de cada resistor/termómetro y describe el incremento
de la temperatura del resistor por unidad de potencia disipada. Este coeficiente se evalúa bajo condiciones
de operación específicas de la resistencia o termómetro. Se suele especificar el medio, sus condiciones de
flujo y temperatura.
3.10
Terminales
La terminación de las conexiones suministradas con el termómetro de resistencia.
NOTA: Los terminales típicos son:
-
Bornes a tornillos o resortes
–8–
-
Pines para conectores fijos;
-
Terminaciones abiertas de cables fijos, o equivalentes.
60751-1 © IEC:2008
3.11
Tiempo de respuesta térmica
Tiempo que un termómetro tarda en responder en un porcentaje específico a un salto en la temperatura.
Para especificar el tiempo de respuesta es necesario declarar el porcentaje de la respuesta, usualmente
τ0.9, τ0.5, o τ0.1, los cuales dan el tiempo para el 90%, 50% o 10% de la respuesta. Se debe especificar el
medio de ensayo y sus condiciones de flujo (usualmente flujo de agua y/o flujo de aire).
3.12
Efecto termoeléctrico
El efecto de inducción de una fuerza electromotriz (FEM) causada por metales diferentes en el circuito
eléctrico del termómetro y por heterogeneidad en los conductores internos en las condiciones de gradiente
de temperatura a lo largo de los conductores. La f.e.m. inducida se mide a través de los terminales del
termómetro mientras el mismo es sometido a una determinada temperatura.
3.13
Tolerancia
Desviación inicial1 máxima permitida expresada como ∆t(t) en ºC de la relación temperatura/resistencia
nominal R(t)
3.14
Histéresis
Propiedad de un dispositivo o instrumento por el cual da diferentes valores de salida en relación con sus
valores de entrada dependiendo de la secuencia direccional en la que se han aplicado los valores de
entrada.
[IEC 61298-1, 3.13]
Nota: La histéresis, como se define en IEC 61298-1, se puede aplicar a los termómetros por el método
descrito en 6.5.6 de esta norma.
4 Características
Las relaciones de temperatura/resistencia y las tolerancias en este capítulo son válidas para
resistencias de detección en sus puntos de conexión. Para los termómetros, son válidos para el termómetro
completo en sus terminales.
En el caso de conexiones de dos hilos, se deben considerar los valores de resistencia de los cables entre el
punto de conexión de la resistencia y los terminales. Se pueden indicar en el termómetro y se deben restar
de las resistencias medidas. En algunos casos, también puede ser aconsejable considerar el coeficiente de
temperatura de los cables, las características geométricas de los cables y la distribución de temperatura a lo
largo de su longitud.
4.1
Relaciones temperatura/resistencia
Las relaciones temperatura/resistencia usadas en esta norma son las siguientes:
Para el rango -200ºC a 0ºC:
Rt = R0 [1 + A.t + B.t2 + C.(t – 100ºC).t3]
Para el rango de 0ºC a 850ºC:
________________
1 La primera calibración antes del primer uso del resistor o termómetro.
60751-1 © IEC:2008
−9–
Rt = R0 (1 + A.t + B.t2 )
Donde:
Rt
es la resistencia a la temperatura t
R0
es la resistencia a la temperatura t = 0ºC
Las constantes en estas ecuaciones son:
A = 3.9083 x 10-3 ºC-1
B = -5.775 x 10-7 ºC-2
-12
C = -4.183 x 10
ºC
-4
Estas ecuaciones y coeficientes se han usado para confeccionar la tabla de valores de resistencia,
Tabla 1, para resistor de platino de resistencia nominal R0 = 100 Ω
4.2
Valores de resistencia
La relación temperatura/resistencia en la tabla 1 se da para un resistor con resistencia nominal de 100 Ω.
Para otros valores nominales de resistencia R0, tales como; 10 Ω, 500 Ω, o 1000 Ω, se puede usar la tabla
multiplicando los valores de la misma por el factor R0/100 Ω.
– 10 –
60751-1 © IEC:2008
Tabla 1 – Relación temperatura/resistencia, R0 = 100,00Ω
Resistencia a la temperatura T90/ºC
Ω
T90/ºC
T90/ºC
0
18,52
22,83
27,10
31,34
35,54
39,72
43,88
48,00
52,11
56,19
60,26
-1
-2
-3
-4
-5
-6
-7
-8
-9
-200
-190
-180
-170
-160
-150
-140
-130
-120
-110
-100
22,40
26,67
30,91
35,12
39,31
43,46
47,59
51,70
55,79
59,85
21,97
26,24
30,49
34,70
38,89
43,05
47,18
51,29
55,38
59,44
21,54
25,82
30,07
34,28
38,47
42,63
46,77
50,88
54,97
59,04
21,11
25,39
29,64
33,86
38,05
42,22
46,36
50,47
54,56
58,63
20,68
24,97
29,22
33,44
37,64
41,80
45,94
50,06
54,15
58,23
20,25
24,54
28,80
33,02
37,22
41,39
45,53
49,65
53,75
57,82
19,82
24,11
28,37
32,60
36,80
40,97
45,12
49,24
53,34
57,41
19,38
23,68
27,95
32,18
36,38
40,56
44,70
48,83
52,93
57,01
18,95
23,25
27,52
31,76
35,96
40,14
44,29
48,42
52,52
56,60
-200
-190
-180
-170
-160
-150
-140
-130
-120
-110
-100
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
64,30
68,33
72,33
76,33
80,31
84,27
88,22
92,16
96,09
100,00
63,90
67,92
71,93
75,93
79,91
83,87
87,83
91,77
95,69
99,61
63,49
67,52
71,53
75,53
79,51
83,48
87,43
91,37
95,30
99,22
63,09
67,12
71,13
75,13
79,11
83,08
87,04
90,98
94,91
98,83
62,68
66,72
70,73
74,73
78,72
82,69
86,64
90,59
94,52
98,44
62,28
66,31
70,33
74,33
78,32
82,29
86,25
90,19
94,12
98,04
61,88
65,91
69,93
73,93
77,92
81,89
85,85
89,80
93,73
97,65
61,47
65,51
69,53
73,53
77,52
81,50
85,46
89,40
93,34
97,26
61,07
65,11
69,13
73,13
77,12
81,10
85,06
89,01
92,95
96,87
60,66
64,70
68,73
72,73
76,73
80,70
84,67
88,62
92,55
96,48
-90
-80
-70
-60
-50
-40
-30
-20
-10
0
T90/ºC
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
T90/ºC
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100,00
103,90
107,79
111,67
115,54
119,40
123,24
127,08
130,90
134,71
100,39
104,29
108,18
112,06
115,93
119,78
123,63
127,46
131,28
135,09
100,78
104,68
108,57
112,45
116,31
120,17
124,01
127,84
131,66
135,47
101,17
105,07
108,96
112,83
116,70
120,55
124,39
128,22
132,04
135,85
101,56
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222,33
300
310
320
60751-1 © IEC:2008
− 11 –
Tabla 1 (continuación)
Resistencia a la temperatura T90/ºC
Ω
T90/ºC
T90/ºC
330
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380,46
383,42
386,37
389,31
377,79
380,76
383,72
386,67
389,60
378,09
381,06
384,01
386,96
389,90
378,39
381,35
384,31
387,25
390,19
800
810
820
830
840
850
– 12 –
5
Requerimientos generales
5.1
Clases de tolerancia
5.1.1
Rango de temperatura de validez
60751-1 © IEC:2008
Los rangos de temperatura para la validez de las clases de tolerancia para resistencias indicados en la
Tabla 2 se basan en la experiencia de trabajo con resistencias de lámina y de cable que muestran que en
estos rangos la mayoría de las resistencias pueden mantener sus tolerancias y otras características de
comportamiento. El valor de -196 ° C se eligió por estar cerca del punto de ebullición del nitrógeno líquido.
5.1.2
Resistencias
Los valores de tolerancias de las resistencias se clasifican en la Tabla 2. Estas tolerancias se aplican a las
resistencias de cualquier valor de R0. Se debe indicar cuando el rango de temperatura especificado de una
resistencia en particular es más pequeño que el dado en esta tabla.
Tabla 2 – Clases de tolerancias para resistencias
Para resistencias bobinadas
Clase de
tolerancia
Rango de
temperatura
de validez
ºC
Para resistencias de láminas
Clase de
tolerancia
W 0.1
-100 a +350
F 0.1
W 0.15
-100 a +450
F 0.15
W 0.3
-196 a +660
F 0.3
W 0.6
-196 a +660
F 0.6
a
| t | = módulo de la temperatura en °C sin tener e n cuenta el signo
5.1.3
Rango de
temperatura
de validez
ºC
Toleranciasa
ºC
-100 a +350
-100 a +450
-196 a +660
-196 a +660
± ( 0.1 + 0.0017 | t | )
± ( 0.15 + 0.002 | t | )
± ( 0.3 + 0.005 | t | )
± ( 0.6 + 0.01 | t | )
Termómetros
Los valores de tolerancia de los termómetros de resistencia se clasifican en la Tabla 3. Estas tolerancias se
aplican a los termómetros de cualquier valor de R0. Se debe indicar cuando el rango de temperatura
especificado de un termómetro en particular es más pequeño que en esta tabla.
Tabla 3 – Clases de tolerancias para termómetros
Clases de
tolerancia
Rango de temperatura de validez
ºC
Resistencias bobinadas
Resistencias de láminas
AA
-50 a +250
-0 a +150
A
-100 a +450
-30 a +300
B
-196 a +600
-50 a +500
C
-196 a +600
-50 a +500
a
| t | = módulo de la temperatura en °C sin tener e n cuenta el signo
5.1.4
Tolerancias
ºC
a
± ( 0.1 + 0.0017 | t | )
± ( 0.15 + 0.002 | t | )
± ( 0.3 + 0.005 | t | )
± ( 0.6 + 0.01 | t | )
Clases de tolerancias especiales y rangos de temperatura de validez especiales
Las tolerancias y los rangos de validez que difieren de los valores que figuran en la Tabla 2 y en la Tabla 3
se acordarán entre el fabricante y el usuario. Las clases de tolerancias especiales recomendadas se
construyen como múltiplos o fracciones de valores de tolerancia de clase B. No se permite una clase de
tolerancia especial sin especificación del rango de temperatura de validez. Se deja a los fabricantes y
usuarios establecer tolerancias para sus termómetros o resistencias a temperaturas fuera de los rangos
dados en la Tabla 2 y Tabla 3.
60751-1 © IEC:2008
− 13 –
También se pueden definir clases de tolerancia especiales para intervalos de temperatura restringidos o
extendidos, p.e.: rangos de -196°C a 850°C o de -20 0°C a 660°C.
5.2
Corriente de medición
La corriente de medición en una resistencia deberá ser limitada a un valor en el cual el auto-calentamiento
del termómetro bajo condiciones como las especificadas en 6.4.3 no exceda el 25% del valor de tolerancia
de la clase de tolerancia declarada. La corriente de medición usualmente no excede 1 mA para resistencias
bobinadas de 100 Ω.
5.3
Suministro eléctrico
Las resistencias y los termómetros deben construirse de modo que sean adecuados para su uso en
sistemas de medición que utilizan corriente continua o corriente alterna a frecuencias de hasta 100 Hz.
Algunos sistemas de medición pueden requerir operación a frecuencias más altas.
5.4
Configuración del conexionado de los cables
Todos los termómetros de clase de tolerancia superior a la clase B deben tener una configuración de 3 o 4
cables.
Los termómetros pueden construirse con una o dos resistencias y una variedad de configuraciones de
conexionado interno. La identificación y/o designación de los terminales se muestran en la Figura 1.
Configuración de 2 cables
Configuración de 3 cables
Configuración de 4 cables
Rojo
Rojo
Rojo
Rojo
Rojo
Blanco
Blanco
Blanco
1 resistencia
Blanco
Rojo
Rojo
Rojo
Rojo
Rojo
Blanco
Blanco
Blanco
Blanco
2 resistencia
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Negro
(Gris)
Negro
(Gris)
Negro
(Gris)
Amarillo
Figura 1 – Configuración de conexiones
Negro
(Gris)
Negro
(Gris)
– 14 –
6
Ensayos
6.1
Generalidades
60751-1 © IEC:2008
Se deben realizar pruebas para demostrar que las resistencias o termómetros cumplen con los requisitos de
esta norma.
No se pretende ni recomienda que todas las pruebas se lleven a cabo con cada resistencia o termómetro
suministrado. Por lo tanto, se describen diferentes tipos de pruebas en esta cláusula.
6.1.1
Ensayos rutinarios de producción
Los ensayos de producción rutinarios se llevarán a cabo en cada resistencia o termómetro fabricado de
acuerdo con esta norma. Estos ensayos también se incluyen en los ensayos tipo especificados.
6.1.2
Ensayos tipo
Los ensayos tipo se llevarán a cabo en muestras de cada diseño y rango particular de resistencia o
termómetro. Estos se subdividen en ensayos para todas las formas de resistencias o termómetros.
6.1.3
Ensayos tipo adicionales
Los ensayos tipo adicionales pueden ser requeridos por otras regulaciones o ser acordadas entre
fabricante y usuario para aplicaciones especiales. Si no se indica lo contrario, no hay especificaciones fijas
para estos tipos de ensayos. Los resultados de las pruebas estarán disponibles ante requerimientos.
6.2
Ensayos rutinarios de producción para resistencias
6.2.1
Ensayo de aceptación de tolerancia
Todos los tipos de resistencias deben probarse como mínimo a una temperatura. La temperatura de prueba
debe estar en el rango de -5°C a +30°C, preferentem ente a 0°C.
Las resistencias con clase de tolerancia 0.15 o mejores deben probarse a una temperatura adicional como
mínimo. Esta temperatura de prueba será el límite de temperatura superior o inferior de la resistencia, o
espaciada de la primera temperatura de prueba en 90°C como mínimo, lo que sea menor.
El fabricante debe garantizar que las resistencias estén dentro de la clase de tolerancia especificada. Al
seleccionar las resistencias, se debe tener en cuenta la incertidumbre de medición de la prueba. Se da un
ejemplo en la Figura 2: si el fabricante lo mide, solo la resistencia n. ° 1 está dentro de la clase d e tolerancia.
Si el cliente lo mide, solo la resistencia No. 4 puede rechazarse
Por lo tanto, el criterio de selección que debe usar el fabricante es el siguiente: el resultado del ensayo,
expresado como una desviación de temperatura, cuando se agrega a la incertidumbre expandida
correspondiente, debe incluirse totalmente dentro de la banda de tolerancia.
El criterio de rechazo del usuario es el siguiente: el valor de tolerancia no se cumple si el resultado de la
prueba, expresado como una desviación de temperatura, cuando se agrega a la incertidumbre expandida
correspondiente, está totalmente fuera de la banda de tolerancia.
60751-1 © IEC:2008
− 15 –
Desviación de la referencia/ºC
0,2
0,15
Límite superior
de tolerancia
0,1
0,05
0
-0,05
Límite inferior
de tolerancia
-0,1
-0,15
1
2
3
4
Número de resistencia
NOTA En cada resultado de ensayo se indica la incertidumbre extendida (k = 2). Se supone que la incertidumbre de
medición del fabricante y el usuario es la misma.
Figura 1 – Ejemplos de resultados de ensayos para seleccionar o rechazar resistencias
6.3
Ensayos rutinarios de producción para termómetros
6.3.1
Resistencia de aislación a temperatura ambiente
La resistencia de aislación entre cada terminal y la cubierta se probará con una tensión de prueba de al
menos 100 V d.c.
La resistencia de aislamiento no debe ser inferior a 100 MΩ
6.3.2
Prueba de integridad de la vaina
La integridad de la vaina y todas las soldaduras de cierre se deben probar por medios adecuados, por
ejemplo, con los siguientes ensayos:
6.3.2.1 Ensayo de enfriamiento en agua
El termómetro debe ser sometido a una temperatura mínima de 300 ° C durante un tiempo mínimo de 5
minutos y luego sumergirse inmediatamente en agua a temperatura ambiente. Luego, la resistencia de
aislación se medirá con el termómetro sumergido. La resistencia de aislación debe cumplir los requisitos de
6.5.1
6.3.2.2 Ensayo de presión en nitrógeno
El termómetro deberá presurizarse externamente durante aproximadamente 30 segundos a una presión
mínima de 2.5 MPa en nitrógeno gaseoso, después de lo cual el termómetro deberá sumergirse
inmediatamente en agua o alcohol. No debe haber burbujeo desde la soldadura.
6.3.2.3 Ensayo con nitrógeno líquido
El termómetro debe sumergirse en nitrógeno líquido hasta que la temperatura se estabilice, después de lo
cual el termómetro debe sumergirse inmediatamente en agua o alcohol. No debe haber burbujeo desde la
soldadura.
– 16 –
60751-1 © IEC:2008
La integridad de la vaina también puede ensayarse por otros medios adecuados. Para aplicaciones
particulares, los ensayos de integridad de la vaina pueden ser cordadas entre el usuario y el fabricante.
Este ensayo solo se recomienda para termómetros que puedan usarse a temperaturas inferiores a -196°C.
6.3.3
Ensayo dimensional
En el caso de que el termómetro fabricado esté cubierto por el alcance de IEC 61152, el diámetro exterior y
la rectitud deberán probarse de acuerdo con los requisitos de la norma mencionada anteriormente.
6.3.4
Ensayo de aceptación de tolerancia
El fabricante debe asegurarse de que se hayan utilizado resistencias de la clase de tolerancia adecuada. En
termómetros de clases de tolerancia A y superiores (ver 5.1 de esta norma) debe ensayarse la precisión de
la resistencia a una temperatura en el rango de -5 ° C a +30 ° C. Los criterios de aceptación y rechaz o son
los mismos que se describen en 6.2.1 de esta norma.
6.4
Ensayos tipo para resistencias
6.4.1
Tolerancias
Los valores de tolerancia para la clase de tolerancia especificada se cumplirán para todo el rango de
temperatura de validez. El número de mediciones necesarias para esta prueba depende del rango de
temperatura y la clase de tolerancia e incluirá temperaturas cercanas a los límites superior e inferior del
rango de temperatura declarado
6.4.2
Estabilidad a la temperatura límite superior
La resistencia estará expuesta a su límite superior de temperatura declarado en aire durante 1 000 horas. El
desvío del valor de resistencia del termómetro a 0°C después del ensayo no debe ser mayor que el valor de
tolerancia de la clase de tolerancia declarada.
6.4.3
Auto calentamiento
El coeficiente de auto calentamiento expresado en °C/mW se evaluará a una temperatura entre 0°C y 30°C
en flujo de aire con una velocidad de (3 ± 0.3) m/s y/o en agua corriente a una velocidad >0.2 m/s. El auto
calentamiento en las condiciones mencionadas no deberá superar el 25% del valor de tolerancia de la clase
de tolerancia declarada a la corriente de medición máxima declarada. La resistencia se someterá al límite
superior de temperatura declarado en aire durante 1.000 horas. El desvío del valor de resistencia del
termómetro a 0°C después de la prueba no debe ser m ayor que el valor de tolerancia de la clase de
tolerancia declarada.
6.5
Ensayos tipo para termómetros
6.5.1
Resistencia de aislación a temperaturas elevadas
La resistencia de aislación se probará con el termómetro a la temperatura máxima nominal al menos a la
profundidad de inmersión mínima y a una tensión mínima de ensayo de 10 Vc.c. La resistencia de aislación
entre cada terminal y la cubierta no debe ser inferior a la indicada en la Tabla 4.
60751-1 © IEC:2008
− 17 –
Tabla 4 – Resistencia mínima de aislación en termómetros a temperatura máxima
Temperatura nominal máxima
ºC
Resistencia mínima de aislación
MΩ
hasta 250
20
251 a 450
2
451 a 650
0,5
651 a 850
0,2
– 18 –
6.5.2
60751-1 © IEC:2008
Tiempo de respuesta térmica
Se registrará el tiempo de respuesta térmica τ0.5 en flujo agua a una velocidad >0.2 m/s y/o en flujo de aire a
una velocidad (3 ± 0.3) m / s. Si se solicita, los tiempos de respuesta τ0.9 y/o τ0.1 también pueden registrarse.
6.5.3
Estabilidad en el límite superior de temperatura
Después de un mínimo de 4 semanas (672 h) mantenida continuamente en el límite de temperatura superior
especificado, el desvío del valor de resistencia del termómetro a 0°C no debe ser mayor que el valor d e
tolerancia de la clase de tolerancia declarada. La resistencia de aislación no debe ser inferior a la
especificada en 6.5.1
6.5.4
Efecto termoeléctrico
El termómetro debe calentarse a la temperatura máxima declarada con los terminales del termómetro cerca
de la temperatura ambiente. La profundidad de inmersión del termómetro se variará hasta que el EMF esté
en su máximo. Establezca la corriente de medición directa en el valor máximo permitido y obtenga lecturas
de resistencia con la polaridad normal e invertida de la corriente. La temperatura equivalente a la diferencia
entre la resistencia del termómetro medida con la polaridad normal e invertida de la corriente no debe
exceder el valor de tolerancia de la clase de tolerancia declarada.
6.5.5
Efecto del ciclado de la temperatura
El termómetro se debe llevar cuidadosamente al límite superior de su rango de temperatura y luego se debe
exponer al aire a temperatura ambiente. Luego se llevará lentamente al límite inferior de su rango de
temperatura y luego se expondrá al aire a temperatura ambiente. En cada límite, el termómetro debe estar
sumergido al menos en su profundidad mínima de inmersión declarada y debe mantenerse a la temperatura
durante un tiempo suficiente para alcanzar el equilibrio.
Después de 10 ciclos entre los límites de temperatura superior e inferior, la calibración a 0°C no se
desplazará más allá del valor de tolerancia a 0°C p ara la clase de tolerancia respectiva.
6.5.6
Efecto de histéresis
La resistencia del termómetro se medirá en el medio del rango de temperatura después de exponerlo al
límite inferior del rango de temperatura. Luego, la resistencia debe medirse nuevamente a la misma
temperatura en el medio del rango después de exponer al termómetro al límite superior del rango de
temperatura. La diferencia entre estas dos mediciones no debe ser mayor que el valor de tolerancia
calculado a la temperatura de prueba para la clase de tolerancia respectiva. Es importante para ambas
mediciones que el termómetro vaya directamente desde los extremos del rango de temperatura a la
temperatura en el medio del rango.
Ejemplo: si el rango del termómetro es de 0ºC a 400ºC, el termómetro deberá ir de 0ºC a 200ºC, luego de 200ºC a
400ºC, y finalmente de 400ºC a 200ºC sin enfriamiento por debajo de 200ºC durante este último paso.
6.5.7
Auto calentamiento
El coeficiente de auto calentamiento expresado en °C/mW se evaluará a una temperatura entre 0°C y 30°C
en un flujo de aire a una velocidad de (3 ± 0.3) m/s y/o en flujo de agua a una velocidad >0.2 m/s. El auto
calentamiento en las condiciones mencionadas no deberá superar el 25% del valor de tolerancia de la clase
de tolerancia declarada a la corriente de medición máxima declarada.
60751-1 © IEC:2008
6.5.8
− 19 –
Profundidad de inmersión mínima
El termómetro debe sumergirse en agua a una temperatura de al menos 85 ° C a la misma profundidad que
la utilizada para la prueba de aceptación de tolerancia y con los terminales del termómetro cerca de la
temperatura ambiente. El termómetro se debe extraer paso a paso del medio hasta que la resistencia
cambie en una cantidad que corresponda a un cambio de temperatura de 0,1 ° C. Esta profundidad de
inmersión se declarará como profundidad de inmersión mínima.
6.6
Ensayos tipo adicionales para aplicaciones especiales de termómetros
Para aplicaciones particulares, se pueden acordar ensayos tipo especiales entre el fabricante y el usuario,
por ejemplo:
6.6.1
Capacitancia
Se puede reportar la capacitancia entre un terminal y la cubierta a una frecuencia de 1 kHz.
6.6.2
Inductancia
Se puede reportar la inductancia de cada resistencia a una frecuencia de 1 kHz.
6.6.3
Resistencia dieléctrica
Se aplicará una tensión de prueba de 500 Vc.a. entre un circuito de medición y la cubierta del termómetro
durante 1 minuto. Durante ese tiempo, no se producirá ningún colapso. Para termómetros con dos o más
circuitos de medición, se realizará la misma prueba entre los circuitos individuales
6.6.4
Ensayo de vibración
Esta prueba debe realizarse, si es posible, con el termómetro montado de la misma manera que se va a
utilizar. El termómetro se debe hacer vibrar en un rango de frecuencia de 10 Hz a 500 Hz con una
2
2
aceleración forzada de 20 m/s a 30 m/s . El rango de frecuencia debe barrerse a una velocidad de una
octava por minuto durante un período total de 150 hs. Las vibraciones se aplicarán al termómetro en
direcciones axiales y transversales, cada una por la mitad del periodo total. La frecuencia y naturaleza de
cualquier resonancia se notará y se limitará al primer armónico. La continuidad eléctrica debe ser
monitoreada continuamente.
Al final de este ensayo, el termómetro debe ser probado para asegurar el cumplimiento continuo de los
requisitos de resistencia de aislamiento de 6.3.1. El termómetro también se probará para verificar que la
resistencia a 0°C no debe haber cambiado en más del equivalente a 0.1°C.
6.6.5
Ensayo de caída
Esta prueba está destinada a revelar cualquier debilidad de la construcción. El termómetro, completo con
cabezal, si lo hubiera, se mantendrá con su eje longitudinal horizontal y luego se dejará caer diez veces
desde la altura de 250 mm hasta una placa de acero de 6 mm de espesor sobre un piso rígido. El
termómetro debe ser inspeccionado por daños mecánicos. También se probará para garantizar el
cumplimiento continuo de los requisitos de resistencia de aislamiento de 6.3.1 y el mantenimiento de la
continuidad eléctrica.
6.7
Resumen de ensayos
Los ensayos descritos en esta norma internacional se resumen en la Tabla 5, con referencia a la cláusula
donde se dan los detalles de la prueba.
– 20 –
60751-1 © IEC:2008
Tabla 5 – Tabla de ensayos descriptos en esta norma
Ensayos rutinarios de
producción
Resistencias
Termómetros
Tolerancia de resistencia
6.2.1
6.3.4
Ensayos tipo
Resistencias
Termómetros
6.4.1
6.3.4
Resistencia de aislamiento
a temperatura ambiente
6.3.1
6.3.1
Ensayo de integridad de la
vaina
6.3.2
6.3.2
Ensayo dimensional
6.3.3
6.3.3
Estabilidad a temperatura
límite superior
6.4.2
Efecto termoeléctrico
Auto calentamiento
Ensayos
tipo
adicionales
6.5.3
6.5.4
6.4.3
6.5.7
Resistencia de aislamiento
a temperaturas elevadas
6.5.1
Tiempo de respuesta
térmica
6.5.2
Efecto del ciclo de
temperatura
6.5.5
Histéresis
6.5.6
Profundidad mínima de
inmersión
6.5.8
Capacitancia
6.6.1
Inductancia
6.6.2
Resistencia Dieléctrica
6.6.3
Ensayo de vibración
6.6.4
Ensayo de caída
6.6.5
7
Información que debe ser puesta a disposición por el fabricante
7.1
Solo para resistencias
Cables de resistencias:
•
longitud de los cables;
•
resistencia específica longitudinal en Ω/mm;
•
coeficiente de temperatura de la resistencia;
•
material
7.2
8
Para resistencias y/o termómetros
•
resultados de todos los ensayos tipo;
•
longitud sensible a la temperatura y posición de la resistencia;
•
la resistencia óhmica de los alambres de conexión interna y su coeficiente de temperatura estarán
disponibles para configuraciones de 2 alambres, donde la resistencia de los alambres de conexión
interna es igual o mayor que el valor de tolerancia a la temperatura máxima nominal en la clase de
tolerancia respectiva.
Identificación y marcado de los termómetros
Cada termómetro debe estar marcado o etiquetado para que el usuario pueda determinar directa o
indirectamente el número de resistencias, la resistencia nominal, la clase de tolerancia, la configuración del
cable de conexión y los límites de temperatura.
60751-1 © IEC:2008
− 21 –
Ejemplo:
1 x Pt 100 / A / 4 / -150 / +500
•
una resistencia;
•
resistencia nominal: R0 = 100 Ω;
•
clase de tolerancia A (rango de validación: -100ºC a 450ºC);
•
conexión con cuatro cables;
•
límite inferior de temperatura del termómetro: -150ºC
•
límite superior de temperatura del termómetro: +500ºC
__________________