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8172019 Diagramas PampD
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CONTROL DE PROCESOS
Ing Andres Morocco Apfata
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Intervalo campo rango demedida ( Range )
Conjunto de valores de la variablemedida que estaacuten comprendidosdentro de los liacutemites superior einferior de la capacidad de medidade recepcioacuten o de transmisioacuten
Se expresa por los valores extremos
Alcance margen ( Span )
Es la diferencia algebraica entre losvalores superior e inferior del campode medida del instrumento
Terminologiacutea de Instrumentos
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Error
Es la diferencia algebraica entre el valor leiacutedo y el valor real de la variablemedida
VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
RectaCarac
Error de cero
Terminologiacutea de Instrumentos
En Exceso
En Defecto
Error de cero
Cuando la salida del instrumento se desviacutea en la misma cantidad en excesoo en defecto para todo el rango de entrada
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Error de Alcance
Error de Alcance
Terminologiacutea de Instrumentos
Cuando la salida del instrumento variacutea desde cero hasta un maacuteximo en
cantidades proporcionales en exceso o en defecto
En Exceso
En Defecto
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Error de AngularidadTerminologiacutea de Instrumentos
Aparece cuando la salida del instrumento no coincide en alguacuten punto con el
rango esperado de salida Este error puede dar salidas mayores o menoresque el valor verdadero seguacuten sea el punto considerado
En Exceso
En Defecto
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis
Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor
de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento
Ascendente
Descendente
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Errores combinados
VARIABLE
L E C
T U R A
100
1000
Error Combinado de Cero y Span
Terminologiacutea de Instrumentos
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Terminologiacutea de Instrumentos
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida
Exactitud ( accuracy )
La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud
Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C
Valor Medido 9998ordm C
Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida
Incertidumbre (Uncertainty)
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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
Linealidad
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy
proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten
Precisioacuten (Precision)
Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar
Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052
Dispersioacuten Maacutexima = 0003
Terminologiacutea de Instrumentos
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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos
La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983111983154983137983139983145983137983155 983137 983155983157 983149983141983139983137983150983145983155983149983151 983283983152983156983145983139983151 983141983155983156983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983155983151983150 983157983150983137 983144983141983154983154983137983149983145983141983150983156983137 983155983141983143983157983154983137983152983137983154983137 983149983141983140983145983154 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137983155 983139983151983150 983152983154983141983139983145983155983145983283983150 983116983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983145983150983142983154983137983154983154983151983146983151983155 983141983155983156983265983150 983141983155983152983141983139983145983137983148983149983141983150983156983141983145983150983140983145983139983137983140983151983155 983152983137983154983137 983137983152983148983145983139983137983139983145983151983150983141983155 983141983150 983148983137983155 983153983157983141 983150983151 983155983141 983152983157983141983140983141983150 983157983156983145983148983145983162983137983154 983148983151983155 983155983141983150983155983151983154983141983155 983139983151983150983158983141983150983139983145983151983150983137983148983141983155 983109983155983156983141983141983155 983141983148 983139983137983155983151 983140983141 983151983138983146983141983156983151983155 983141983150 983149983151983158983145983149983145983141983150983156983151 983151 983148983157983143983137983154983141983155 983140983141 983149983141983140983145983139983145983283983150 983140983151983150983140983141 983155983141 983154983141983153983157983145983141983154983141 983157983150983137983149983141983140983145983139983145983283983150 983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983140983141983138983145983140983151 983137 983152983151983155983145983138983148983141983155 983139983151983150983156983137983149983145983150983137983139983145983151983150983141983155 983157 983151983156983154983137983155 983145983150983142983148983157983141983150983139983145983137983155 983150983141983143983137983156983145983158983137983155
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Intervalo campo rango demedida ( Range )
Conjunto de valores de la variablemedida que estaacuten comprendidosdentro de los liacutemites superior einferior de la capacidad de medidade recepcioacuten o de transmisioacuten
Se expresa por los valores extremos
Alcance margen ( Span )
Es la diferencia algebraica entre losvalores superior e inferior del campode medida del instrumento
Terminologiacutea de Instrumentos
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Error
Es la diferencia algebraica entre el valor leiacutedo y el valor real de la variablemedida
VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
RectaCarac
Error de cero
Terminologiacutea de Instrumentos
En Exceso
En Defecto
Error de cero
Cuando la salida del instrumento se desviacutea en la misma cantidad en excesoo en defecto para todo el rango de entrada
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Error de Alcance
Error de Alcance
Terminologiacutea de Instrumentos
Cuando la salida del instrumento variacutea desde cero hasta un maacuteximo en
cantidades proporcionales en exceso o en defecto
En Exceso
En Defecto
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Error de AngularidadTerminologiacutea de Instrumentos
Aparece cuando la salida del instrumento no coincide en alguacuten punto con el
rango esperado de salida Este error puede dar salidas mayores o menoresque el valor verdadero seguacuten sea el punto considerado
En Exceso
En Defecto
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis
Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor
de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento
Ascendente
Descendente
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Errores combinados
VARIABLE
L E C
T U R A
100
1000
Error Combinado de Cero y Span
Terminologiacutea de Instrumentos
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Terminologiacutea de Instrumentos
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida
Exactitud ( accuracy )
La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud
Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C
Valor Medido 9998ordm C
Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida
Incertidumbre (Uncertainty)
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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
Linealidad
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy
proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten
Precisioacuten (Precision)
Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar
Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052
Dispersioacuten Maacutexima = 0003
Terminologiacutea de Instrumentos
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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos
La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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983109983148 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983120983124983107 983152983145983141983154983140983141 983155983157983155 983152983154983151983152983145983141983140983137983140983141983155 983161 983152983157983141983140983141
983139983151983149983152983151983154983156983137983154983155983141 983141983158983141983150983156983157983137983148983149983141983150983156983141 983140983141 983157983150983137 983142983151983154983149983137 983155983145983149983145983148983137983154
983137983148 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107 983155983145 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983148983148983141983143983137 983137 983155983141983154
983140983141983149983137983155983145983137983140983151 983137983148983156983137
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8172019 Diagramas PampD
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983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
983116983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983155983151983150 983137983152983137983154983137983156983151983155 983145983140983283983150983141983151983155 983152983137983154983137 983154983141983137983148983145983162983137983154 983149983141983140983145983139983145983151983150983141983155 983140983141 983152983154983141983139983145983155983145983283983150 983140983141 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137983155
983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983111983154983137983139983145983137983155 983137 983155983157 983149983141983139983137983150983145983155983149983151 983283983152983156983145983139983151 983141983155983156983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983155983151983150 983157983150983137 983144983141983154983154983137983149983145983141983150983156983137 983155983141983143983157983154983137983152983137983154983137 983149983141983140983145983154 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137983155 983139983151983150 983152983154983141983139983145983155983145983283983150 983116983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983145983150983142983154983137983154983154983151983146983151983155 983141983155983156983265983150 983141983155983152983141983139983145983137983148983149983141983150983156983141983145983150983140983145983139983137983140983151983155 983152983137983154983137 983137983152983148983145983139983137983139983145983151983150983141983155 983141983150 983148983137983155 983153983157983141 983150983151 983155983141 983152983157983141983140983141983150 983157983156983145983148983145983162983137983154 983148983151983155 983155983141983150983155983151983154983141983155 983139983151983150983158983141983150983139983145983151983150983137983148983141983155 983109983155983156983141983141983155 983141983148 983139983137983155983151 983140983141 983151983138983146983141983156983151983155 983141983150 983149983151983158983145983149983145983141983150983156983151 983151 983148983157983143983137983154983141983155 983140983141 983149983141983140983145983139983145983283983150 983140983151983150983140983141 983155983141 983154983141983153983157983145983141983154983141 983157983150983137983149983141983140983145983139983145983283983150 983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983140983141983138983145983140983151 983137 983152983151983155983145983138983148983141983155 983139983151983150983156983137983149983145983150983137983139983145983151983150983141983155 983157 983151983156983154983137983155 983145983150983142983148983157983141983150983139983145983137983155 983150983141983143983137983156983145983158983137983155
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Error
Es la diferencia algebraica entre el valor leiacutedo y el valor real de la variablemedida
VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
RectaCarac
Error de cero
Terminologiacutea de Instrumentos
En Exceso
En Defecto
Error de cero
Cuando la salida del instrumento se desviacutea en la misma cantidad en excesoo en defecto para todo el rango de entrada
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Error de Alcance
Error de Alcance
Terminologiacutea de Instrumentos
Cuando la salida del instrumento variacutea desde cero hasta un maacuteximo en
cantidades proporcionales en exceso o en defecto
En Exceso
En Defecto
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Error de AngularidadTerminologiacutea de Instrumentos
Aparece cuando la salida del instrumento no coincide en alguacuten punto con el
rango esperado de salida Este error puede dar salidas mayores o menoresque el valor verdadero seguacuten sea el punto considerado
En Exceso
En Defecto
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis
Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor
de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento
Ascendente
Descendente
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Errores combinados
VARIABLE
L E C
T U R A
100
1000
Error Combinado de Cero y Span
Terminologiacutea de Instrumentos
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Terminologiacutea de Instrumentos
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida
Exactitud ( accuracy )
La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud
Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C
Valor Medido 9998ordm C
Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida
Incertidumbre (Uncertainty)
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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
Linealidad
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy
proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten
Precisioacuten (Precision)
Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar
Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052
Dispersioacuten Maacutexima = 0003
Terminologiacutea de Instrumentos
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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos
La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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8172019 Diagramas PampD
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Error de Alcance
Error de Alcance
Terminologiacutea de Instrumentos
Cuando la salida del instrumento variacutea desde cero hasta un maacuteximo en
cantidades proporcionales en exceso o en defecto
En Exceso
En Defecto
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Error de AngularidadTerminologiacutea de Instrumentos
Aparece cuando la salida del instrumento no coincide en alguacuten punto con el
rango esperado de salida Este error puede dar salidas mayores o menoresque el valor verdadero seguacuten sea el punto considerado
En Exceso
En Defecto
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis
Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor
de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento
Ascendente
Descendente
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Errores combinados
VARIABLE
L E C
T U R A
100
1000
Error Combinado de Cero y Span
Terminologiacutea de Instrumentos
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Terminologiacutea de Instrumentos
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida
Exactitud ( accuracy )
La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud
Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C
Valor Medido 9998ordm C
Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida
Incertidumbre (Uncertainty)
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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
Linealidad
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy
proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten
Precisioacuten (Precision)
Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar
Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052
Dispersioacuten Maacutexima = 0003
Terminologiacutea de Instrumentos
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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos
La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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983108983151983150983140983141 983105 983161 983106 983155983151983150 983139983151983150983155983156983137983150983156983141983155 983153983157983141 983140983141983152983141983150983140983141983150 983140983141983148
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8172019 Diagramas PampD
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Error de AngularidadTerminologiacutea de Instrumentos
Aparece cuando la salida del instrumento no coincide en alguacuten punto con el
rango esperado de salida Este error puede dar salidas mayores o menoresque el valor verdadero seguacuten sea el punto considerado
En Exceso
En Defecto
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis
Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor
de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento
Ascendente
Descendente
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Errores combinados
VARIABLE
L E C
T U R A
100
1000
Error Combinado de Cero y Span
Terminologiacutea de Instrumentos
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Terminologiacutea de Instrumentos
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida
Exactitud ( accuracy )
La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud
Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C
Valor Medido 9998ordm C
Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida
Incertidumbre (Uncertainty)
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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
Linealidad
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy
proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten
Precisioacuten (Precision)
Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar
Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052
Dispersioacuten Maacutexima = 0003
Terminologiacutea de Instrumentos
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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos
La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
983124983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107
983125983150 983124983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107 (983118983141983143983137983156983145983158983141 983124983141983149983152983141983154983137983156983157983154983141 983107983151983141983142983142983145983139983145983141983150983156) 983141983155 983157983150983137 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983158983137983154983145983137983138983148983141 983139983157983161983151
983158983137983148983151983154 983158983137 983140983141983139983154983141983139983145983141983150983140983151 983137 983149983141983140983145983140983137 983153983157983141 983137983157983149983141983150983156983137 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983123983151983150 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137983155 983140983141
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983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983111983154983137983139983145983137983155 983137 983155983157 983149983141983139983137983150983145983155983149983151 983283983152983156983145983139983151 983141983155983156983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983155983151983150 983157983150983137 983144983141983154983154983137983149983145983141983150983156983137 983155983141983143983157983154983137983152983137983154983137 983149983141983140983145983154 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137983155 983139983151983150 983152983154983141983139983145983155983145983283983150 983116983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983145983150983142983154983137983154983154983151983146983151983155 983141983155983156983265983150 983141983155983152983141983139983145983137983148983149983141983150983156983141983145983150983140983145983139983137983140983151983155 983152983137983154983137 983137983152983148983145983139983137983139983145983151983150983141983155 983141983150 983148983137983155 983153983157983141 983150983151 983155983141 983152983157983141983140983141983150 983157983156983145983148983145983162983137983154 983148983151983155 983155983141983150983155983151983154983141983155 983139983151983150983158983141983150983139983145983151983150983137983148983141983155 983109983155983156983141983141983155 983141983148 983139983137983155983151 983140983141 983151983138983146983141983156983151983155 983141983150 983149983151983158983145983149983145983141983150983156983151 983151 983148983157983143983137983154983141983155 983140983141 983149983141983140983145983139983145983283983150 983140983151983150983140983141 983155983141 983154983141983153983157983145983141983154983141 983157983150983137983149983141983140983145983139983145983283983150 983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983140983141983138983145983140983151 983137 983152983151983155983145983138983148983141983155 983139983151983150983156983137983149983145983150983137983139983145983151983150983141983155 983157 983151983156983154983137983155 983145983150983142983148983157983141983150983139983145983137983155 983150983141983143983137983156983145983158983137983155
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VARIABLE
L E C T U R A
100
1000
Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis
Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor
de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento
Ascendente
Descendente
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Errores combinados
VARIABLE
L E C
T U R A
100
1000
Error Combinado de Cero y Span
Terminologiacutea de Instrumentos
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Terminologiacutea de Instrumentos
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida
Exactitud ( accuracy )
La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud
Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C
Valor Medido 9998ordm C
Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida
Incertidumbre (Uncertainty)
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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
Linealidad
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy
proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten
Precisioacuten (Precision)
Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar
Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052
Dispersioacuten Maacutexima = 0003
Terminologiacutea de Instrumentos
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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos
La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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983137983148 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107 983155983145 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983148983148983141983143983137 983137 983155983141983154
983140983141983149983137983155983145983137983140983151 983137983148983156983137
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
8172019 Diagramas PampD
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983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
983116983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983155983151983150 983137983152983137983154983137983156983151983155 983145983140983283983150983141983151983155 983152983137983154983137 983154983141983137983148983145983162983137983154 983149983141983140983145983139983145983151983150983141983155 983140983141 983152983154983141983139983145983155983145983283983150 983140983141 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137983155
983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983111983154983137983139983145983137983155 983137 983155983157 983149983141983139983137983150983145983155983149983151 983283983152983156983145983139983151 983141983155983156983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983155983151983150 983157983150983137 983144983141983154983154983137983149983145983141983150983156983137 983155983141983143983157983154983137983152983137983154983137 983149983141983140983145983154 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137983155 983139983151983150 983152983154983141983139983145983155983145983283983150 983116983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983145983150983142983154983137983154983154983151983146983151983155 983141983155983156983265983150 983141983155983152983141983139983145983137983148983149983141983150983156983141983145983150983140983145983139983137983140983151983155 983152983137983154983137 983137983152983148983145983139983137983139983145983151983150983141983155 983141983150 983148983137983155 983153983157983141 983150983151 983155983141 983152983157983141983140983141983150 983157983156983145983148983145983162983137983154 983148983151983155 983155983141983150983155983151983154983141983155 983139983151983150983158983141983150983139983145983151983150983137983148983141983155 983109983155983156983141983141983155 983141983148 983139983137983155983151 983140983141 983151983138983146983141983156983151983155 983141983150 983149983151983158983145983149983145983141983150983156983151 983151 983148983157983143983137983154983141983155 983140983141 983149983141983140983145983139983145983283983150 983140983151983150983140983141 983155983141 983154983141983153983157983145983141983154983141 983157983150983137983149983141983140983145983139983145983283983150 983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983140983141983138983145983140983151 983137 983152983151983155983145983138983148983141983155 983139983151983150983156983137983149983145983150983137983139983145983151983150983141983155 983157 983151983156983154983137983155 983145983150983142983148983157983141983150983139983145983137983155 983150983141983143983137983156983145983158983137983155
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Errores combinados
VARIABLE
L E C
T U R A
100
1000
Error Combinado de Cero y Span
Terminologiacutea de Instrumentos
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Terminologiacutea de Instrumentos
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida
Exactitud ( accuracy )
La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud
Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C
Valor Medido 9998ordm C
Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida
Incertidumbre (Uncertainty)
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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
Linealidad
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy
proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten
Precisioacuten (Precision)
Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar
Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052
Dispersioacuten Maacutexima = 0003
Terminologiacutea de Instrumentos
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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos
La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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983109983148 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983120983124983107 983152983145983141983154983140983141 983155983157983155 983152983154983151983152983145983141983140983137983140983141983155 983161 983152983157983141983140983141
983139983151983149983152983151983154983156983137983154983155983141 983141983158983141983150983156983157983137983148983149983141983150983156983141 983140983141 983157983150983137 983142983151983154983149983137 983155983145983149983145983148983137983154
983137983148 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107 983155983145 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983148983148983141983143983137 983137 983155983141983154
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8172019 Diagramas PampD
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983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
983116983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983155983151983150 983137983152983137983154983137983156983151983155 983145983140983283983150983141983151983155 983152983137983154983137 983154983141983137983148983145983162983137983154 983149983141983140983145983139983145983151983150983141983155 983140983141 983152983154983141983139983145983155983145983283983150 983140983141 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137983155
983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983111983154983137983139983145983137983155 983137 983155983157 983149983141983139983137983150983145983155983149983151 983283983152983156983145983139983151 983141983155983156983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983155983151983150 983157983150983137 983144983141983154983154983137983149983145983141983150983156983137 983155983141983143983157983154983137983152983137983154983137 983149983141983140983145983154 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137983155 983139983151983150 983152983154983141983139983145983155983145983283983150 983116983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983145983150983142983154983137983154983154983151983146983151983155 983141983155983156983265983150 983141983155983152983141983139983145983137983148983149983141983150983156983141983145983150983140983145983139983137983140983151983155 983152983137983154983137 983137983152983148983145983139983137983139983145983151983150983141983155 983141983150 983148983137983155 983153983157983141 983150983151 983155983141 983152983157983141983140983141983150 983157983156983145983148983145983162983137983154 983148983151983155 983155983141983150983155983151983154983141983155 983139983151983150983158983141983150983139983145983151983150983137983148983141983155 983109983155983156983141983141983155 983141983148 983139983137983155983151 983140983141 983151983138983146983141983156983151983155 983141983150 983149983151983158983145983149983145983141983150983156983151 983151 983148983157983143983137983154983141983155 983140983141 983149983141983140983145983139983145983283983150 983140983151983150983140983141 983155983141 983154983141983153983157983145983141983154983141 983157983150983137983149983141983140983145983139983145983283983150 983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983140983141983138983145983140983151 983137 983152983151983155983145983138983148983141983155 983139983151983150983156983137983149983145983150983137983139983145983151983150983141983155 983157 983151983156983154983137983155 983145983150983142983148983157983141983150983139983145983137983155 983150983141983143983137983156983145983158983137983155
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Terminologiacutea de Instrumentos
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida
Exactitud ( accuracy )
La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud
Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C
Valor Medido 9998ordm C
Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida
Incertidumbre (Uncertainty)
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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
Linealidad
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy
proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten
Precisioacuten (Precision)
Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar
Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052
Dispersioacuten Maacutexima = 0003
Terminologiacutea de Instrumentos
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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos
La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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983156983137983148983141983155 983139983151983149983151 983149983151983156983151983154983141983155 983141983148983273983139983156983154983145983139983151983155 983141983150 983145983150983140983145983139983137983140983151983154983141983155 983140983141
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983139983151983149983152983151983154983156983137983154983155983141 983141983158983141983150983156983157983137983148983149983141983150983156983141 983140983141 983157983150983137 983142983151983154983149983137 983155983145983149983145983148983137983154
983137983148 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107 983155983145 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983148983148983141983143983137 983137 983155983141983154
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983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
Linealidad
Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy
proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten
Precisioacuten (Precision)
Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar
Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052
Dispersioacuten Maacutexima = 0003
Terminologiacutea de Instrumentos
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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos
La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos
La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
983124983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107
983125983150 983124983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107 (983118983141983143983137983156983145983158983141 983124983141983149983152983141983154983137983156983157983154983141 983107983151983141983142983142983145983139983145983141983150983156) 983141983155 983157983150983137 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983158983137983154983145983137983138983148983141 983139983157983161983151
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983108983151983150983140983141 983105 983161 983106 983155983151983150 983139983151983150983155983156983137983150983156983141983155 983153983157983141 983140983141983152983141983150983140983141983150 983140983141983148
983156983141983154983149983145983155983156983151983154
983116983137 983154983141983148983137983139983145983283983150 983141983150983156983154983141 983148983137 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983161 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983150983151
983141983155 983148983145983150983141983137983148 983155983145983150983151 983141983160983152983151983150983141983150983139983145983137983148983098
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener
una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en
amplitud
Curva de Calibracioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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983125983150 983124983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107 (983118983141983143983137983156983145983158983141 983124983141983149983152983141983154983137983156983157983154983141 983107983151983141983142983142983145983139983145983141983150983156) 983141983155 983157983150983137 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983158983137983154983145983137983138983148983141 983139983157983161983151
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983108983151983150983140983141 983105 983161 983106 983155983151983150 983139983151983150983155983156983137983150983156983141983155 983153983157983141 983140983141983152983141983150983140983141983150 983140983141983148
983156983141983154983149983145983155983156983151983154
983116983137 983154983141983148983137983139983145983283983150 983141983150983156983154983141 983148983137 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983161 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983150983151
983141983155 983148983145983150983141983137983148 983155983145983150983151 983141983160983152983151983150983141983150983139983145983137983148983098
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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VARIABLE
ESTADO
1000
ON
OFF
BAJANDO
SUBIENDO
BANDAMUERTA
Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta
Zona Muerta ( Dead Zone )
Terminologiacutea de Instrumentos
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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983156983141983154983149983145983155983156983151983154
983116983137 983154983141983148983137983139983145983283983150 983141983150983156983154983141 983148983137 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983161 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983150983151
983141983155 983148983145983150983141983137983148 983155983145983150983151 983141983160983152983151983150983141983150983139983145983137983148983098
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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el
incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo
Sensibilidad ( Sensitivity )
Repetibilidad ( Repeatibility )
Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en
Terminologiacutea de Instrumentos
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
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Histeacuteresis ( Hysteresis )
Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar
graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten
Terminologiacutea de Instrumentos
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
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983137983148 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107 983155983145 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983148983148983141983143983137 983137 983155983141983154
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bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
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Sentildeales de Instrumentacioacuten
Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART
Neumaacuteticas
bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)
Eleacutectrica (analoacutegica)
bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la
manera maacutes eficaz y rentable posible
Que es Calibracioacuten
La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Patroacuten
Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno
o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos
Incrementa el rendimiento de la produccioacuten
Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo
Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten
Ventajas de una Calibracioacuten
Calibracioacuten de un Instrumento
iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo
Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten
AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725
El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es
un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso
El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones
Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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983116983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983155983151983150 983137983152983137983154983137983156983151983155 983145983140983283983150983141983151983155 983152983137983154983137 983154983141983137983148983145983162983137983154 983149983141983140983145983139983145983151983150983141983155 983140983141 983152983154983141983139983145983155983145983283983150 983140983141 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137983155
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SENSORES DE TEMPERATURA
El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que
constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro
Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs
Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales
eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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UNIDADES DE TEMPERATURA
Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados
Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten
Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso
Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso
cesoiabledeprocesorangodepro
ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins
cesorangodepro
ontrumentacirangodeins
var minus
minus
=
EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)
estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107
TERMISTORES
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983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107
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TermocuplasSensores de Temperatura
El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)
Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o
aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor
Termocuplas
983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Tabla de valores termopar tipo J
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Tabla de valores termopar tipo K
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3
La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados
Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas
Meacutetodos de compensacioacuten
La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera
Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura
Meacutetodos de compensacioacuten
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo
Muchos fabricantes
proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal
Termopar provisto de
vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Coacutedigo de colores para termopares
La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado
La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)
Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la
temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura
Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Resistance Temperature Detector (RTD)
Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene
dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]
La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten
RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385
En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100
Resistance Temperature Detector (RTD)
Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Puente de Medicioacuten
El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta
medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Puente de Medicioacuten
La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos
Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD
Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten
Medicioacuten a 2 hilos
Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Medicioacuten a 4 hilos
Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente
de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Cableado interno Pt100
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema
de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio
UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS
En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la
resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos
En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y
en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso
Termopozos (Thermowells )
Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos
de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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Andreacutes Morocco A
Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un
protocolo de comunicacioacuten industrial
TRANSMISORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD
S O S
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico
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TERMISTORES
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