Presentaciòn sobre instrumentaciòn y control enfocada a la variable temperatura

1. M en C. Ivonne Yesenia Hernández
González
Ing. Lourdes Reyes González
Ing. Martínez Gorostieta Claudia Lizbeth

2. 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)

5.  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.

6. 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.

7.  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.

8.  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.

9.  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.

10. Estos 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.

11.  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.

12.  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.

17.  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.

18. Pirómetros de radiación
Se 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.

19.  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.

20.  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.

21.  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.