MEDIDORES DE TEMPERATURA

LEIDY JHOANA GÓMEZ PORTILLA

CÓDIGO: 6082015

Trabajo de Investigación

Profesor:

Guillermo Zapata González

Ingeniero Químico Universidad Nacional

Maestría en Docencia Universidad de la Salle

UNIVERSIDAD DE AMÉRICA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

TRANSFERENCIA DE CALOR II

BOGOTÁ D.C.

MEDIDORES DE TEMPERATURA

DEFINICIÓN CLASIFICACIÓN DE EQUIPOS

OBJETIVOS DE FUNCIÓN

Medir con total exactitud la temperatura para poder controlar adecuadamente en cada proceso químico o físico Aplicar a la medición de temperatura el instrumento adecuado dependiendo de factores específicos como rangos de

temperatura, material del instrumento, precisión

ESQUEMA, CARACTERISTICAS, FUNCIONAMIENTO, VENTAJAS Y DESVENTAJAS

EQUIPOS CARACTERISTICAS FUNCIONAMIENTO VENTAJAS DESVENTAJAS

TERM

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DRI

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Termómetro mercurio Se compone de un tubo capilar de vidrio de sección rigurosamente uniforme, terminado en su parte inferior por un depósito lleno de liquido y cerrado en su extremidad superior Los fluidos empleados son:Mercurio. Pentano, alcoholTolueno.

Su funcionamiento se basa en la relación existente entre la temperatura y la dilatación térmica del líquido. Al calentar el depósito D, el liquido se dilata desplazándose linealmente en el tubo T, indicando así la temperatura en el lugar en el cual se detiene

Permite una extensión de lectura entre limites amplios con una exactitud de 1 a 1.5% mientras se mantiene liquido. Son portátiles y proporcionan una medida directa

Si se utiliza el de mercurio, la falta de presión encima del mercurio hace que la columna medidora se corte con facilidad, es desfavorable en diferencias de temperatura Para medir bajas temperaturas, el termómetro de mercurio no es idóneo.

Termómetro especial Se componen de un tubo capilar detrás de la cual está la escala graduada sobre el cristal opal, todo ello está contenido en un tubo envolvente se prolonga, disminuyendo de diámetro hasta el depósito al cual esta soldado. Industrial con o sin funda. Termómetro de máxima

mínima de Six.

Rutherford en su interior tiene un índice de hierro esmaltado, este es más ligero flota, al bajar el mercurio el índice se traba en el tubo inmovilizándose dejando marcada la altura max. Máxima mínima de Six. Tubo en u dilatación térmica.

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Termómetros a presión de líquidos

Se emplea mercurio o hidrocarburos.

Están constituidos por un depósito que contiene un fluido, un indicador de presión y un tubo capilar. En estos aparatos el indicador de presión es generalmente un manómetro de tubo elástico espiral o un fuelle. Su compensación en general es por elemento bimetálico actuando sobre el muelle medidor.En gases se emplea gas seco, como helio, nitrógeno, o anhídrido carbónico.En vapores se emplean cloruro de metilo, éter, benceno, tolueno, butano.Clase II A Es donde la temperatura del bulbo es mayor que la del ambiente, llenándose de líquido el capilar y el elemento de medición.Clase II B Es donde la temperatura del bulbo es menor a la del ambiente, llenándose el sistema de vaporClase II C Opera con temperatura del bulbo menor y mayor a la temperatura ambiente.Clase II D

Obedecen a la ley de dilatación volumétrica. Se introduce el mercurio en un tubo capilar, tiene un segundo tubo capilar del compensador; se colocan los dos tubos paralelos; las indicaciones de este dispositivo son únicamente función de la temperatura del mercurio.

El error en la medición puede alcanzar 0.04 ºC por metro de tubo y grado centígrado. Para capilares cortos hasta 5 m, sólo hay que compensar el elemento de medición para evitar errores debidos a variaciones de la temperatura ambiente

Para capilares más largos hay que compensar el elemento de medición y el volumen del tubo capilar.

Termómetros a presión de gases

Al subir la temperatura, la presión de gas aumenta proporcionalmente y por tanto estos termómetros tienen escalas lineales. La presión en el sistema depende principalmente de la temperatura del bulbo, pero también de la temperatura del tubo capilar y del elemento de medición.

Dan resultados satisfactorios entre -90 y +450º C por una longitud que puede alcanzar los 60 m. El error máximo es de 2% sobre el valor más alto de la escala

Es necesario compensar la temperatura del ambiente en el sistema de medición.

Termómetros a presión de vapores

Se basan en el principio de presión de vapor. Al subir la temperatura aumenta la presión de vapor del líquido. El depósito está lleno en parte por líquido y por vapor; a cada temperatura del depósito corresponde una tensión determinada. La tensión de vapor se mide con el tubo elástico medidor.

La presión en el sistema depende solamente de la temperatura en el bulbo. Por siguiente, no hay necesidad de compensar la temperatura ambiente.

El depósito debe estar siempre a una temperatura superior a la del ambiente o sea a la del tubo capilar y a la del medidor, por esto su extensión de medición no puede ser menor a +50ºC.

EQUIPOS CARACTERISTICAS FUNCIONAMIENTO VENTAJAS DESVENTAJAS

Termómetro bimetálico o metálico

El órgano sensible a las variaciones de temperatura es la lamina bimetálica constituida por dos laminas delgadas de metales de distintos coeficientes de dilatación, soldadas de plano la una con la otra; pueden ser rectas o curvas, formando espirales o hélices. Uno de los extremos de la lámina es fijo y en el otro que es móvil va afirmada la aguja.

Se fundan en el distinto coeficiente de dilatación de dos metales diferentes, tales como latón, monel o acero y una aleación de ferroníquel o Invar (35,5 % de níquel) laminados conjuntamente. Si el metal de mayor coeficiente de dilatación se encuentra al exterior la doble lámina se encorvará al enfriarse.

Presentan inexactitud de +-0.5% para los de laboratorio y de +- 1.5 % del máximo de la escala para los industriales. Son muy estables , su campo de medida se encuentra en -70 a +500º C No hay engranajes que exijan un mantenimiento.

tienen tiempo de respuesta bastante largo.

Termómetros de resistencia

Se utiliza platino, níquel y cobre

El elemento consiste usualmente en un arrollamiento de hilo muy fino del conductor adecuado bobinado entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o de cerámica.

Se basan en el principio de la variación de la resistencia óhmica de un conductor metálico con la temperatura. La variación de resistencia de las sondas es medida con un puente de Wheatstone dispuesto en montajes denominados de dos hilos, de tres hilos o de cuatro hilos, según sean los hilos de conexión de la sonda de resistencia al puente. También se utilizaba un instrumento de bobinas cruzadas en lugar de un galvanómetro y en montaje de tres hilos para eliminar las variaciones de resistencia de las líneas de conexión.

Margen de temperaturas altos, son más estables con el tiempo

Es más costoso que un termopar o un termistor. Tiempo de respuesta bajo

Termistores

Se fabrican con óxidos de níquel, manganeso, hierro, cobalto, cobre, magnesio, titanio y otros metales, y están encapsulados.

Son semiconductores electrónicos con un coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor elevado, por lo que presentan unas variaciones rápidas y extremadamente grandes para los cambios relativamente pequeños en la temperatura.

Los termistores se conectan a puentes de Wheatstone convencionales o a otros circuitos de medida de resistencia. En intervalos amplios de temperatura, los termistores tienen características no lineales.

Son mucho más sensibles a bajas que a altas temperaturas, lo que hace posible mediciones de muy pequeños intervalos de temperatura.

Al tener un alto coeficiente de temperatura poseen unamayor sensibilidad que las sonda

La variación de la resistencia con la temperatura es no lineal.

Termopares

Pares termoeléctricos más usuales:

Cobre- constatan

Es la unión de dos metales no similares en donde se mantienen a distinta temperatura. Los extremos que han sido unidos reciben el nombre de junturas de medición y las no unidas junturas de referencia

Se basa en el efecto de la circulaciónde una corriente en un circuito formado por dos metales diferentes cuyas uniones están a dif. T , esta obedece a dos efectos termoeléctricos combinados, el efecto Peltier que provoca la liberación o absorción de calor en la unión de dos metales distintos cuando una corriente circula a través de la unión y el efecto Thomson que consiste en la liberación o

Gran rango de temperaturas.

El termopar es susceptible al ruido eléctrico industrial debido a que durante sufuncionamiento puede generar tensiones de 2 a 50 m V y se encuentra en un entornodonde las grandes máquinas eléctricas (motores, ... ) pueden crear cientos de milivoltios en el cable de conexión.

Hierro – constatan

Niquelcromo- níquel

Cromel – alumen

Platino rodio 10% -platino

Platino- rodio 13% -platino

Circuito galvanométrico

Consta de una bobina móvil situada entre dos polos de un imán, el termopar, una escala, una resistencia y una aguja indicadora unida a la bobina móvil.

absorción de calor cuando una corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente de temperaturas.Se basa en la desviación de la bobina móvil situada entre dos polos de un imán permanente al pasar a su través la corriente del elemento primario. El paso de esta corriente produce un campo magnético que se opone al del imán permanente, y la bobina móvil gira hasta que el par magnético correspondiente es equilibrado por el par de tensión del muelle. Una aguja indicadora, que está unida rígidamente a la bobina móvil, se desplaza a lo largo de una escala graduada, calibrada en las unidades de medida.

Circuito potenciometrico

Consta de una fuente de tensión constante V que alimenta los dos brazos del circuito concorrientes 11 e 12 , el termopar T está conectado al brazo inferiorE y, a través de un miliamperímetro, al reóstato R. La posición R del cursordel reóstato R indica la temperatura del procesocuando no pasa corriente porel miliamperímetro, es decir, cuando el punto e del cursor de reóstato R y el puntoE están a la misma tensión.Por consiguiente, graduando el reóstato dispondríamos de un instrumento de temperatura.

Mientras exista una diferencia de potencial entre la f.e.m. desarrolladapor el termopar y la tensión dada por el cursor del reóstato R, el circuitoamplificador excitará el motor de equilibrio hasta que la posición del cursor sea la correcta para la temperatura del proceso captada por el termopar. Así, pues, la posición del cursor representa mecánicamente la f.e.m. generada por el termopar, y, por lo tanto, su temperatura.