NDICE DE SENSORES DE TEMPERATURA.Termmetro bimetlicoTermmetro de
bulbo y capilar
- Clase 1 Termmetros actuados por lquido- Clase 11: Termmetros
actuados por vapor- Clase In: Termmetros actuados por gas- Clase
IV: Termmetros actuados por mercurioTermmetros de
resistenciaTermistoresTermoparesPirmetros de radiacin Pirmetros
pticos Pirmetro de infrarrojos Pirmetro fotoelctrico Pirmetros de
radiacin total
NOMBRE:Termmetro Bimetlico
Partes del instrumento:
Un termmetro bimetlico tpico contiene pocas partes mviles, slo
la aguja indicadora sujeta al extremo libre de la espiral o de la
hlice y el propio elemento bimetlico.El eje y el elemento estn
sostenidos con cojinetes y el conjunto est construido con precisin
para evitar rozamientos. No hay engranajes que exijan un
mantenimiento.
Funcionamiento:Los termmetros bimetlicos se fundan en el
distinto coeficiente de dilatacin de dos metales diferentes, tales
como latn, monel o acero y una aleacin de ferronquel o Invar (35,5
% de nquel) laminados conjuntamente. Las lminas bimetlicas pueden
ser rectas o curvas, formando espirales o hlices. Los cambios de
temperatura producirn en las lminas diferentes expansiones y esto
har que el conjunto se doble en arco.
Rango de funcionamiento.La precisin del instrumento es de 1 % Y
su campo de medidade - 200 a + 5000 C.
Tipo de seal que emite:Seal mecnica
Como se enlaza en un circuito:
Ventajas:La ventaja de los termmetros bimetlicos sobre los
lquidos es su mayor manejabilidad y su gran abanico de medidas.
Desventajas.
AplicacinSon ampliamente utilizados en la industria y
constituyen el fundamento del termgrafo, ampliamente utilizado en
estaciones meteorolgicas.
Simbolo
NOMBRE:Termmetro de Bulbo y Capilar
Partes del instrumento:
Funcionamiento:Los termmetros tipo bulbo consisten esencialmente
en un bulbo conectado por un capilar a una espiral. Cuando la
temperatura del bulbo cambia, el gas o el lquido en el bulbo se
expanden y la espiral tiende a desenrollarse moviendo la aguja
sobre la escala para indicar la elevacin de la temperatura en el
bulbo.
Actuados por lquidos: Los termmetros actuados por lquido tienen
el sistema de medicin lleno de lquido y como su dilatacin es
proporcional a la temperatura, la escala de medicin resulta
uniforme. El volumen del lquido depende principalmente de la
temperatura del bulbo, de la del capilar y de la del elemento de
medicin (temperatura ambiente).los liquidos usados son alcohol y
ter. Actuados por vapor: Los termmetros actuados por vapor
contienen un lquido voltil y se basan en el principio de presin de
vapor. Al subir la temperatura aumenta la presin de vapor del
lquido. La escala de medicin no es uniforme, sino que las
distancias entre divisiones van aumentando hacia la parte ms alta
de la escala. La presin en el sistema depende solamente de la
temperatura en el bulbo. Actuados por gas: Los termmetros actuados
por gas estn completamente llenos de gas. Al subir la temperatura,
la presin de gas aumenta proporcionalmente y por tanto estos
termmetros tienen escalas lineales. La presin en el sistema depende
principalmente de la temperatura del bulbo, pero tambin de la
temperatura del tubo capilar y del elemento de medicin, siendo
necesario compensar la temperatura del ambiente en el sistema de
medicin. Actuados por mercurio: Los termmetros actuados por
mercurio son similares a los termmetros Actuados por lquidos.
Pueden tener compensacin en la caja y compensacin total
Rango de funcionamiento. Liquido: 150 hasta 500 C Gas: -100 -
500 C Vapor: -70 300 C Mercurio: -80 520 C
Tipo de seal que emite:Seal mecanica
Como se enlaza en un circuito:
Ventajas: Actuados por lquidos: Actuados por vapor: no hay
necesidad de compensar la temperatura ambiente. Actuados por gas:
Actuados por mercurio:
Desventajas. Actuados por lquidos: para capilares cortos hasta 5
m, slo hay que compensar el elemento de medicin para evitar errores
debidos a variaciones de la temperatura ambiente Para capilares ms
largos hay que compensar tambin el volumen del tubo. Actuados por
vapor: Actuados por gas: Actuados por mercurio:
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Aplicacin
Simbolo
NOMBRE:Termmetro de resistencia
Partes del instrumento:El elemento consiste usualmente en un
arrollamiento de hilo muy fino delConductor adecuado bobinado entre
capas de material aislante y protegido con un revestimiento de
vidrio o de cermica.
Funcionamiento: Miden la temperatura de acuerdo al cambio de
electrones en la resistencia, es decir, si cambia la temperatura
cambia el flujo de electrones en la resistencia y la resistencia
tiene un cambio de temperatura.Los termmetros de resistencia basan
la toma de temperatura en un alambre de platino integrado dentro
del termmetro. Este alambre va ligado a una resistencia elctrica
que cambia en funcin de la temperatura. Es un termmetro que es muy
lento en la toma de temperatura, pero preciso.
Rango de funcionamiento.Mide la temperatura de -250 a 950C
Tipo de seal que emite:Elctrica
Como se enlaza en un circuito:
Ventajas:1. Tiene un alto coeficiente de resistencia.2.-Alta
resistividad.3.-Relacion lineal resistencia-temperatura.4.-Rigides
y ductilidad.5.-Estabilidad de las caractersticas durante la vida
til del material.
Desventajas. No se podrn medir temperaturas prximas ni
superiores a la de fusin del conductor. En segundo lugar, para
poder medir una temperatura determinada con este mtodo es necesario
que el sensor est precisamente a dicha temperatura. Habr que
evitar, pues, auto calentamientos provocados por el circuito de
medida. La capacidad de disipacin de calor, para un determinado
sensor en un ambiente concreto, viene dada por el coeficiente de
disipacin, y depende del tipo de fluido y su velocidad, en el caso
en que sea posible la evacuacin de calor por conveccin. Otra
limitacin a considerar es la posible presencia de deformaciones
mecnicas, provocan tambin un cambio en el valor de la resistencia
elctrica de un conductor.
Aplicacin
Simbolo
NOMBRE:Termistores
Partes del instrumento:
Funcionamiento:Los termistores son semiconductores electrnicos
con un coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor
elevado, por lo que presentan unas variaciones rpidas y
extremadamente grandes para los cambios relativamente pequeos en la
temperatura. Los termistores se fabrican con xidos de nquel,
manganeso, hierro, cobalto, cobre, magnesio, titanio y otros
metales, y estn encapsulados.
Rango de funcionamiento.De -100 a +300 C
Tipo de seal que emite:Elctrica
Como se enlaza en un circuito:Se usa en los televisores para
evitar manchas en los colores.
Ventajas: La salida de los Termistores se conectan a un circuito
de puente de Wheatone convencional o a otros circuitos demedida de
resistencia. En intervalos amplios de temperatura, los termistores
tienen caractersticas no lineales. Al tener un alto coeficiente de
temperatura poseen una mayor sensibilidad que las sondas de
resistencia estudiadas y permiten incluso intervalosde medida de
loe (span).
Desventajas. Son muy pequeos y el tiempo de repuesta depende de
la capacidad trmica y de la masa del termistor variando de 0,5 a 10
segundos La distancia del termistor y el instrumento de medida
puedes ser considerable siempre que el elemento posea una alta
resistencia comparada con la de los cables de unin. La corriente
que circula a travs del circuito debe de ser baja para garantizar
que la variacin de la resistencia del elemento sea exclusivamente a
los cambios de temperaturas del proceso.
AplicacinLos termistores encuentran su principal aplicacin en la
medicin, la compensacin y el control de temperatura, y como
medidores de temperatura diferencial. Se usa en los televisores
para evitar manchas en los colores.
Simbolo
NOMBRE:Termopares
Partes del instrumento:
Funcionamiento:El termopar se basa en el efecto descubierto por
Seebeck en 1821, de la circulacin de una corriente en un circuito
formado por dos metales diferentes cuyas uniones (unin de medida o
caliente y unin de referencia o fra) se mantienen a distinta
temperatura (fig. 6.17). Esta circulacin de corriente obedece a dos
efectos termoelctricos combinados, el efecto Peltier que provoca la
liberacin o absorcin de calor en la unin de dos metales distintos
cuando una corriente circula a travs de la unin y el efecto Thomson
que consiste en la liberacin o absorcin de calor cuando una
corriente circula a travs de un metal homogneo en el que existe un
gradiente de temperaturas.
Rango de funcionamiento.-270 a + 3000 C
Tipo de seal que emite:Elctrica
Como se enlaza en un circuito:El circuito galvanomtrico se basa
en la desviacin de una bobina mvil situada entre dos polos de un
imn permanente al pasar a su travs la corriente del elemento
primario. El paso de esta corriente produce un campo magntico que
se opone al del imn permanente, y la bobina mvil gira hasta que el
par magntico correspondiente es equilibrado por el par de tensin
del muelle. Una aguja indicadora, que est unida rgidamente a la
bobina mvil, se desplaza a lo largo de una escala graduada,
calibrada en las unidades de medida.
Ventajas: Determinacin puntual de la temperatura Respuesta rpida
a la variacin de temperatura. No necesita alimentacin. Rangos de
temperaturas grandes Estabilidad a largo plazo aceptable y
fiabilidad elevada.
Desventajas. Mantener la unin de referencia a una temperatura
constante y conocida. Respuesta no ideal. La temperatura mxima de
alcance de un termopar debe de ser menor al punto de fusin. El
medio donde se va a medir no ataca a los metales de la unin. La
corriente de alimentacin de un termopar debe ser muy pequea para
despreciar el efecto joule.
AplicacinEn la industria de los metales frricos se usa en la
fundicin y trataminto trmico del aluminio
Simbolo
Pirmetros De RadiacinSe fundan en la ley de Stefan-Boltzmann,
que dice que la intensidad de energa radiante (en J /s .m) emitida
por la superficie de un cuerpo, aumenta proporcionalmente a la
cuarta potencia de la temperatura absoluta (K) del cuerpo, es
decir, W = Er4. Desde el punto de vista de medicin de temperaturas
industriales, las longitudes de onda trmicas abarcan desde 0,1
micras para las radiaciones ultravioletas, hasta 12 micras para las
radiaciones infrarrojas. La radiacin visible ocupa un intervalo
entre la longitud de onda de 0,45 micras para el valor violeta
hasta 0,70 micras para el rojo.Los pirmetros de radiacin miden,
pues, la temperatura de un cuerpo a distancia en funcin de su
radiacin.
NOMBRE:Pirmetros pticos O Pirmetros pticos De Radiacin
Parcial
Partes del instrumento:Consisten esencialmente en un disco
rotativo que modula desfasadas la radiacin del objeto y la de una
lmpara estndar que inciden en un fototubo multiplicador.
Funcionamiento:Miden la temperatura de un cuerpo en funcin de la
radiacin luminosa que ste emite. Se basan en la desaparicin del
filamento de una lmpara al compararlo visualmente con la imagen del
objeto enfocado. Consisten esencialmente en un disco rotativo que
modula desfasadas la radiacin del objeto y la de una lmpara estndar
que inciden en un fototubo multiplicador. ste enva una seal de
salida en forma de onda cuadrada de impulsos de corriente continua
que acondicionada modifica la corriente de alimentacin de la lmpara
estndar hasta que coinciden en brillo la radiacin del objeto y la
de la lmpara. En este momento, la intensidad de corriente que pasa
por la lmpara es funcin de la temperatura.El acondicionamiento de
seal se realiza con un microprocesador, lo que permite alcanzar una
precisin de 0,5 % en la lectura, con la posibilidad adicional de
trabajar en modo continuo o de integrar picos o valles de la
radiacin, en el caso del paso de objetos delante del pirmetro.
Rango de funcionamiento.750 5000 k
Tipo de seal que emite:Intensidad de la radiacin total emitida
por el cuerpo
Como se enlaza en un circuito:
Ventajas:Mide la temperatura si estar en contacto con el cuerpo
al cual se le quiere determinar la temperatura o donde se requiere
determinar la temperatura
Desventajas.El pirmetro dirigido sobre una superficie
incandescente no nos dar su temperatura verdadera si la superficie
no es perfectamente negra, es decir, que absorba absolutamente
todas las radiaciones y no refleje ninguna. En los casos generales
es preciso hacer una correccin de la temperatura leda (temperatura
de brillo S) para tener en cuenta el valor de absorcin (o de emisin
) de la superficie.
AplicacinEn fundiciones pues mide la temperatura si estar en
contacto con el cuerpo
Simbolo
NOMBRE:Pirmetros Infrarrojos
Partes del instrumento:La lente, sensor de temperatura.
Funcionamiento:Capta la radiacin espectral del infrarrojo,
invisible al ojo humano La lente filtra la radiacin infrarroja
emitida por el rea del objeto examinado y la concentra en un sensor
de temperatura fotorresistivo (termopar o termistor) que la
convierte en una seal de corriente y a travs de un algoritmo
interno del instrumento y de la emisividad del cuerpo enfocado, la
pasa a un valor de temperatura. La distancia focal de la lente vara
entre 500 y 1500 mm. El aparato dispone de un compensador de
emisividad que permite corregir la temperatura leda, no slo para la
prdida de radiacin en cuerpos con emisividad 1, sino tambin cuando
hay vapores, gases, humos o materiales transparentes que se
interponen en el camino de la radiacin. La precisin es del
0,3%.
Rango de funcionamiento.Con rangos entre -32 y +1800 C
Tipo de seal que emite:Intensidad de la radiacin total emitida
por el cuerpo dando lugar a una corriente elctrica a partir de la
cual un circuito electrnico calcula la temperatura.
Como se enlaza en un circuito:
Ventajas:Los pirmetros infrarrojos estn especialmente indicados
para aplicaciones en las que no se pueden utilizar los sensores
convencionales. Este es el caso de objetos en movimiento o lugares
de medicin donde se requiere una medicinsin contacto debido a
posibles contaminaciones u otras influencias negativas.
Desventajas. Los pirmetros infrarrojos estn especialmente
indicados para aplicaciones en las que no se pueden utilizar los
sensores convencionales.
Aplicacin Medicin de temperatura en superficies de vidrio
Deteccin de material para industrias papeleras o plsticas Medicin
de temperatura de objetos en hornos
Simbolo
NOMBRE:Pirmetro Fotoelctrico
Partes del instrumento:
Funcionamiento:El pirmetro fotoelctrico o cunticos consisten en
materiales semiconductores cristalinos tales como el indinio
antimonio (InSb), el silicio (Si), el sulfuro de plomo (PbS), y el
de cadmio (CdS) que responden a los fotones de radiacin del cuerpo
que se enfoca liberando cargas elctricas a travez de mecanismos de
fotoelectricidad, fotoconduccion o fotovoltaico. Responden a
diferentes partes del espectro, de modo que muestran una gran
selectividad El pirmetro fotoelctrico, al tener un detector
fotoelctrico, es mucho ms rpido que los sensores trmicos, pero debe
mantenerse refrigerado a muy baja temperatura mediante nitrgeno
lquido para reducir el nivel de ruido elctrico. La seal de salida
depende de la temperatura instantnea del volumen del detector, por
lo que evita los retardos inherentes al aumento de la temperatura
de la masa del detector que existen en los otros modelos de
pirmetros. El detector genera una tensin proporcional al cubo de la
temperatura V=KT3
Rango de funcionamiento.El instrumento con detector fotoelctrico
de uso general tiene un campo de trabajo de 35 a 1200 C, pudiendo
enfocar desde 1 m hasta el infinito, posee una constante de tiempo
de 2, 20 o 200 ms y una seal de salida de 10 mV.
Tipo de seal que emite: Se liberan electrones de semiconductores
cristalinos cuando incide sobre ellos la radiacin trmica.
Como se enlaza en un circuito:
Ventajas: Puede llegar a tiempos de respuesta de nanosegundos,
lo que es una ventaja en la medida de cambios rpidos de temperatura
o de movimientos rpidos del proceso cuando el ruido elctrico que
acompaa a la medida est dentro de lmites aceptables. es mucho ms
rpido que los sensores trmicos.
Desventajas. Debe mantenerse refrigerado a muy baja temperatura
mediante nitrgeno lquido para reducir el nivel de ruido
elctrico.
Aplicacin En aplicaciones de la industria del vidrio, tales como
la medicin de la temperatura de las gotas de vidrio en su cada
Simbolo
Tabla comparativa sensores de temperatura
SensoresRango de trabajoVentajasDesventajas
Termmetro de resistenciaMide la temperatura de 0 a 850C con un
rango de -50 a + 600 C1.- Tiene un alto coeficiente de
resistencia.2.-Alta resistividad.3.-Relacion lineal
resistencia-temperatura.4.-Rigides y ductilidad.5.-Estabilidad de
las caractersticas durante la vida til del material.
Termopares -270 a + 3000 C
Determinacin puntual de la temperatura. Respuesta rpida a la
variacin de temperatura. No necesita alimentacin. Rangos de
temperaturas grandes. Estabilidad a largo plazo aceptable y
fiabilidad elevada.-Mantener la unin de referencia a un temperatura
constante y conocida.-Respuesta no ideal.-La temperatura mxima de
alcance de un termopar debe de ser menor al punto de fusin.-El
medio donde se va a medir no ataca a los metales de la unin.-La
corriente de alimentacin de un termopar debe ser muy pequea para
despreciar el efecto joule.
Termistores De -100 a +300 C La salida de los Termistores se
conectan a un circuito de puente de Wheatone convencional. Son muy
pequeos y el tiempo de repuesta depende de la capacidad trmica y de
la masa del termistor. La distancia del termistor y el instrumento
de medida puedes ser considerable siempre que el elemento posea una
alta resistencia comparada con la de los cables de unin.
La corriente que circula a travs del circuito debe de ser baja
para garantizar que la variacin de la resistencia del elemento sea
exclusivamente a los cambios de temperaturas del proceso.
Pirmetro pticos750 5000 KIdeal para medir la temperatura de las
tintas en los hornos que utilizan un sistema de secado por
radiacin
Se requiere dar una correccin a la lectura de temperatura. Solo
funciona si se encuentra en una superficie completamente negra.
Pirmetros infrarrojos puede medir temperaturas -32 C a 1800 C
Usados en casos donde no se puede medir directamente la temperatura
por posible contaminacin o influencias negativas.No permite una
medicin exacta por ser de contacto indirecto, en el calor puede
perderse en el medio donde se encuentre y dar una lectura menor a
la real.
Pirmetro fotoelctrico Puede medir temperaturas de 35C a 1200
CPermite lecturas casi instantneas necesarias cuando se presentan
variaciones muy rpidas de temperatura.
Termmetro de bulbo y capilar Temperaturas de -200 C a 500 C Es
muy til en procesos donde no se requieren temperaturas muy
elevadas.Una sola variable controla otras dos ms. Si un factor
afecta la variable primaria afectara a las otras variables.
Termmetro bimetlico Variaciones de: 0-300 C, 50-400 C, 100-500 C
Diseo y de operacin simple.Son flexible
Principios operativos del pirmetro
El pirmetro mide la temperatura de la superficie de los objetos
sin hacer contacto con l. Los objetos pueden emitir radiacin
trmica. El pirmetro capta esas ondas de radiacin y las mide ya que
el calor produce ondas proporcionales. Los pirmetros tienen varias
aplicaciones, incluyendo la metalrgica, las calderas de vapor, los
globos de aire caliente y los hornos de baos de sal, entre otros.
Este dispositivo tambin es conocido como termmetro de radiacin, y
ambos trminos pueden ser utilizados indistintamente.
Los pirmetros permiten medir la temperatura de un objeto sin
tocarlo.Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images
