TEMPERATURA

M en C. Ivonne Yesenia Hernández GonzálezIng. Lourdes Reyes GonzálezIng. Martínez Gorostieta Claudia Lizbeth

Existen gran variedad de elementos de medición de temperatura, los cuales funcionan con diferentes tipos de principios, el elemento de medición se elegirá de acuerdo a las exigencias del sistema que se necesite medir. Los diversos fenómenos que se aprovechan para la medición de temperatura son: a) Variaciones en volumen o en estado de los cuerpos (sólidos,

líquidos o gases)b) Variación de la resistencia de un conductor (sondas de

resistencia).c) Variación de resistencia en un semiconductor (termistores)d) f.e.m. creada en la unión de dos metales distintos (termopares)e) Intensidad de la radiación total emitida por un cuerpo

(pirómetro de radiación)f) Otros fenómenos utilizados en el laboratorio (velocidad de

sonido en un gas, frecuencias de resonancia de un cristal)

TEMPERATURA

CAMPO DE MEDIDA DE LOS ELEMENTOS DE TEMPERATURA

SOLO INDICADORES-TERMÒMETRO DE VIDRIO

Para su principio de funcionamiento usan el fenómeno de la dilatación del líquido del cual están fabricados.

Su rango de medición depende del material del cual estén fabricados pero por lo general se maneja un rango pequeño.

SOLO INDICADORES-TERMÒMETRO BIMETÀLICO

Se basa en la diferencia de dilatación de los metales tales como: aluminio-bronce, cobre, latón, Níquel, níquel-cromo, monel, acero, aleación hierro – níquel, porcelana, cuarzo.Para uso industrial como indicador de temperatura, la cinta bimetálica generalmente se dobla en forma helicoidal.Los grados óptimos de medición van desde -50°C hasta 425 °C. Sin embargo el rango de medición dependerá del material.Su exactitud es del orden 1% de la medición.

SOLO INDICADORES-SISTEMAS TERMALES Constituido por un bulbo conectado por un capilar a un espiral

(medidor del tipo Bourdon), lleno de líquido o gas, dependiendo de su clase.

Su principio de funcionamiento es la dilatación de un fluido o expansión de un gas.

El rango de medición al igual que los anteriores lo da el material con el que se fabrique el sistema.

Clasificación de los sistemas termales 

a) CLASE I: Termómetro actuado por líquido.b) CLASE II: Termómetro actuado por vapor.c) CLASE III: Termómetro actuado por gas.d) CLASE IV: Termómetro actuado por mercurio.

CLASE I-ACTUADOS POR LIQUIDOS Tiene el sistema de medición lleno de líquido y su dilatación es

proporcional a la temperatura. El volumen del líquido depende principalmente de la

temperatura del bulbo, del capilar y del elemento de medición. CLASE I B: Para capilares cortos, hasta 5 m, hay que compensar

el elemento de medición para evitar errores. CLASE I A: Para capilares más largos hay que compensar el

volumen del capilar su campo de medición es entre 150 hasta 500 °C dependiendo

del líquido.

CLASE II-ACTUADOS POR VAPOR Se basan en el principio de vapor, aumenta la presión del vapor

del líquido, la presión del sistema depende sólo de la temperatura en el bulbo por lo tanto no se necesita la temperatura ambiente.

CLASE II (A): Cuando la temperatura del bulbo es mayor que la temperatura ambiente, el capilar y el elemento de medición están llenos de líquido.

CLASE II (B): Sí la temperatura del bulbo es más baja que la del medio ambiente, el sistema se llena de vapor.

CLASE II (C): Opera con la temperatura del bulbo superior e inferior a la del ambiente.

CLASE II (D): Trabaja con la temperatura del bulbo superior, igual e inferior a la temperatura ambiente, empleando otro líquido no volátil para transmitir la presión de vapor.

CLASE III-ACTUADOS POR GASEstos termómetros están completamente llenos de gas, al subir la temperatura la presión de gas aumenta proporcionalmente. La presión en el sistema depende principalmente de la temperatura del bulbo.

CLASE IV-ACTUADOS POR MERCURIO Se caracterizan por su

rápida respuesta, exactitud y potencia de actuación.

La presión interna del mercurio varia de 28 bares a bajas temperaturas hasta 80 bares a altas temperaturas.

El campo de medición de temperaturas varía entre -40 °C y 650 °C.

Pueden tener compensación en la caja y compensación total.

CON SEÑAL DE SALIDA-TERMOPARES El termopar se basa en la circulación de una corriente en un

circuito formado por dos metales diferentes cuyas uniones (unión de medida o caliente y unión de referencia o fría) se mantiene a distinta temperatura.

El rango de medida lo da el material del cual este constituido el termopar.

Su principio de funcionamiento se basa en generar una Fem (Fuerza Electromotriz) con base a una diferencia de materiales con diferentes temperaturas en las uniones.

CLASIFICACIÓN DE LOS TERMOPARES

GUÍA DE SELECCIÓN DE VAINA

CON SEÑAL DE SALIDA-PIRÒMETROS Miden la temperatura a través

de la energía irradiada por el cuerpo.

La radiación es un modo de propagación de la energía a través del vacío, de forma análoga a la luz.

Sobre la superficie de un cuerpo incide constantemente energía radiante, tanto desde el interior como desde el exterior.

Dependiendo de las características de la superficie del cuerpo, es la cantidad de energía que se refleja y absorbe.

Pirómetros de radiaciónSe emplean para medir temperaturas mayores de 550 °C hasta un poco más de 1600 °C captando toda o gran parte de la radiación emitida por el cuerpo a analizar.Este tipo de pirómetros se fundamenta en la ley de Stefan-Boltzmann, que dice que la intensidad de energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo negro aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo.Usado donde las condiciones mecánicas, tales como vibraciones o choques acorten la vida de un par termoeléctrico caliente

Pirómetros Ópticos Los pirómetros ópticos se

emplean para medir temperaturas de objetos sólidos que superan los 700 ºC.

El color con el que brilla un objeto caliente varía con la temperatura desde el rojo oscuro al amarillo y llega casi al blanco a unos 1 300º C.

Una temperatura de referencia es proporcionada en forma de un filamento de lámpara eléctricamente calentada, y la medición de temperatura es obtenida comparando de manera óptica la radiación visual del filamento contra la de la fuente de calor a medir.

 

CON SEÑAL DE SALIDA-TERMÒMETROSDE RESISTENCIA (RTD)

Su principio de funcionamiento se basa en el incremento de la resistencia al aumento de la temperatura.

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

El rango de medición lo da el material.

CON SEÑAL DE SALIDA-ULTRASÒNICO Puede medir temperatura

dentro del intervalo de 2-20 K con una gran precisión.

Su funcionamiento está basado en la determinación de la velocidad del sonido en el gas helio.

CON SEÑAL DE SALIDA-DE CRISTAL DECUARZO

Mide la frecuencia de un oscilador de cuarzo en contacto con el cuerpo cuya temperatura se desea medir.

Su margen de trabajo es de - 80 a 250 °C.

su presión es muy elevada, de ± 0.0075 °C.