El documento trata sobre los métodos de medición de temperatura mediante RTD (Resistance Temperature Detector) y termopares. Explica que las RTD miden la temperatura aprovechando la dependencia de la resistencia eléctrica de los metales con la temperatura, mientras que los termopares generan una fuerza electromotriz que depende de la diferencia de temperatura entre dos metales. También describe los tipos más comunes de termopares y sus aplicaciones industriales, así como el concepto y funciones de las válvulas de control.

1. INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA
ANTONIO JOSÉ DE SUCRE
INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL
PARCIAL No 2. (20%)
NOMBRE : Raúl Mujica
CI:12.021.974
SECCIÓN:s1
Ing. Marienny Arrieche
Métodos de Medición de Temperatura RTD
1. Concepto de Termómetro de Resistencia RTD
Los detectores de temperatura basados en la variación de una resistencia eléctrica se
suelen designar con sus siglas inglesas RTD (Resistance Temperature Detector). Dado
que el material empleado con mayor frecuencia para esta finalidad es el platino, se habla
a veces de PRT (Platinum Resistance Thermometer).
Un termómetro de resistencia es un instrumento utilizado para medir las temperaturas
aprovechando la dependencia de la resistencia eléctrica de métales, aleaciones y
semiconductores (termistores) con la temperatura; tal es así que se puede utilizar esta
propiedad para establecer el carácter del material como conductor, aislante o
semiconductor.
2. Características principales de las RTD
• Alto coeficiente de temperatura de la resistencia, ya que de este modo el
instrumento de medida será muy sensible.
• Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura
dada, mayor será la variación por grado; mayor sensibilidad.
• Relación lineal resistencia-temperatura.
• Rigidez y ductilidad, lo que permite realizar los procesos de fabricación de
estirado y arrollamiento del conductor en las bobinas de la sonda a fin de
obtener tamaños pequeños (rapidez de respuesta).
3. Ventajas
 Margen de temperatura bastante amplio.
 Proporciona las medidas de temperatura con mayor exactitud y repetitividad.
 El valor de resistencia del RTD puede ser ajustado con gran exactitud por el
fabricante (trimming), de manera que su tolerancia sea mínima. Además, éste será
bastante estable con el tiempo.
 Los RTD son los más estables con el tiempo, presentando derivas en la medida del
orden de 0.1 °C/año.
 La relación entre la temperatura y la resistencia es la más lineal.

2.  Los sensores RTD tienen una sensibilidad mayor que los termopares. La tensión
debida a cambios de temperatura puede ser unas diez veces mayor.
 La existencia de curvas de calibración estándar para los distintos tipos de sensores
RTD (según el material conductor, y ), facilita la posibilidad de intercambiar
sensores entre distintos fabricantes.
 A diferencia de los termopares, no son necesarios cables de interconexión especiales
ni compensación de la unión de referencia.
4. Desventajas
 Dado que el platino y el resto de materiales conductores tienen todos una
resistividad muy baja, para conseguir un valor significativo de resistencia será
necesario devanar un hilo de conductor bastante largo, por lo que, sumando el
elevado coste de por sí de estos materiales, el coste de un sensor RTD será mayor
que el de un termopar o un termistor.
 El tamaño y la masa de un RTD será también mayor que el de un termopar o un
termistor, limitando además su velocidad de reacción.
 Los RTD se ven afectados por el auto calentamiento.
 Los RTD no son tan durables como los termopares ante vibraciones, golpes.
 No tener en cuenta la resistencia de los hilos de interconexión puede suponer un
grave error de medida. Por ejemplo, para un Pt100 con = 0.00385 /K, la
variación de resistencia será de 0.385 /°C. Para el circuito de la figura:
 Efecto de la resistencia de los hilos de interconexión
La resistencia de 10 introducida por el conexionado supondrá un error de (10
)/(0.385 /°C) = 26 °C. Por ello, será necesario utilizar técnicas de medida más
complejas, como por ejemplo, la medida a cuatro hilos.
Medida a cuatro hilos
En definitiva, los RTD son los más apropiados para aplicaciones en las que la exactitud
de la medida es crítica mientras que la velocidad y el coste son menos importantes.
5. Aplicaciones
El empleo de un conductor para la medida de temperaturas, basándose en el
comportamiento descrito anteriormente está sometido a varias limitaciones. En primer
lugar, es obvio que no se podrán medir temperaturas próximas ni superiores a la de
fusión del conductor. En segundo lugar, para poder medir una temperatura determinada
con este método es necesario que el sensor esté precisamente a dicha temperatura.

3. Habrá que evitar, pues, auto calentamientos provocados por el circuito de medida. La
capacidad de disipación de calor, para un determinado sensor en un ambiente concreto,
viene dada por el coeficiente de disipación, y depende del tipo de fluido y su velocidad,
en el caso en que sea posible la evacuación de calor por convección. Otra limitación a
considerar es la posible presencia de deformaciones mecánicas, provocan también un
cambio en el valor de la resistencia eléctrica de un conductor. Esta situación puede
darse, inadvertidamente, al medir, por ejemplo temperaturas superficiales mediante un
elemento adherido a la superficie.
Termopares
1. Concepto de Termopares
Termopar se denomina a la unión de dos alambres conductores con diferente
composición metalúrgica. El termopar genera una fuerza electromotriz (fem) que
depende de la diferencia de temperatura de la junta caliente o de medida y la unión fría
o de referencia, así como de la composición del termopar.
2. Tipos Comunes de Termopares
Para escoger los materiales que forman el termopar se deben tomar en cuenta algunos
factores que garanticen su mantenimiento y comercialización. De esta forma se han
desarrollado los siguientes tipos:
COBRE – CONSTANTANO (TIPO T)
Están formados por un alambre de cobre como conductor positivo y una aleación de
60% de cobre y 40% de níquel como elemento conductor negativo. Tiene un costo
relativamente bajo, se utiliza para medir temperaturas bajo o 0 °C. Y como límite
superior se puede considerar los 350º C, ya que el cobre se oxida violentamente a partir
de los 400º C.
HIERRO – CONSTANTANO (TIPO J)
En este tipo de junta el hierro es electropositivo y el Constantino electronegativo. Mide
temperaturas superiores que el anterior ya que el hierro empieza a oxidarse a partir de
los 700º C. No se recomienda su uso en atmósfera donde exista oxigeno libre. Tiene un
costo muy bajo y esto permite que su utilización sea generalizada.
CHROMEL – ALUMEL (TIPO K)
Una aleación de 90% de níquel y 10% de cromo es el conductor positivo y un conductor
compuesto de 94% de níquel, 2% de Aluminio, 3% de manganeso y 1% de Silicio como
elemento negativo. Este termopar puede medir temperaturas de hasta 1200º C. Ya que
el níquel lo hace resistente a la oxidación. Se los utiliza con mucha frecuencia en los
hornos de tratamientos térmicos. Su costo es considerable lo que limita su utilización.

4. PLATINO RODIO – PLATINO (TIPO R)
Tienen como conductor negativo un alambre de platino y como conductor positivo una
aleación de 87% de platino con 13% de sodio. Este tipo de junta desarrollada
últimamente con materiales de alta pureza son capaces de medir hasta 1500º C si se
utilizan las precauciones debidas. Son muy resistentes a la oxidación pero no se
aconseja su aplicación en atmósferas reductoras por su fácil contaminación con el
hidrógeno y nitrógeno que modifican la respuesta del instrumento.
PLATINO RODIO – PLATINO (TIPO S)
El conductor positivo es una aleación de 90% de platino y 10% de Rodio mientras que
conductor negativo es un alambre de platino. Sus características son casi similares al
termopar anterior con la diferencia que no puede usarse a temperaturas elevadas porque
los metales no son de alta pureza produciendo alteraciones de la lectura a partir de los
1000º C. en adelante.
MOLIBDENO – RENIO
Fue desarrollado recientemente y se utiliza para temperaturas inferiores a los 1650º
C. Se recomienda usarlos en atmósferas inertes, reductoras o vacío ya que el oxigeno
destruye al termopar.
TUNSTENO – RENIO
Al igual que el anterior fue recientemente creado y no tiene datos normalizados de
temperatura y mili voltajes. Puede medir temperaturas de hasta 2000º C, el oxigeno y
los cambios bruscos de temperaturas destruyen al termopar. Funcionan perfectamente
en atmósferas reductoras e inertes si se los protege con funda cerámicas.
IRIDIO – IRIDIO RODIO
Puede medir como máximo 2.000 Su uso es recomendable en atmósferas
oxidantes que contienen oxigeno libre. El Hidrógeno produce alteraciones permanentes
en el termopar, reduciendo además su vida útil.
TUNGSTENO – TUNGSTENO RENIO
Tiene igual utilización que el tungsteno – renio con la única diferencia que genera
mayor mili voltaje por grado. En la siguiente gráfica se muestra el mili voltaje generado
por los termopares a diversas temperaturas de su junta caliente y con su junta fría a una
temperatura de referencia de 32º F o 0
3. Características de Corrosión de los Termopares

5. Comparativamente con los otros transductores de temperatura, los termopares destacan
por su amplio margen de medida, globalmente de -270 a +3300 ºC, y en particular por
las características siguientes:
- Positivas:
o Dimensiones reducidas.
o Estabilidad a largo plazo.
Robustos, versátiles y fiables.
o Económicos.
o Transductores activos (no requieren excitación externa).
- Negativas:
o Baja sensibilidad.
o Baja linealidad.
o Requieren unión de referencia.
5. Aplicaciones
Los termopares actualmente tienen grandes e importantes aplicaciones industriales ya
que casi todos los procesos en la industria requieren un estricto control de la
temperatura y el uso de termopares ayuda a la automatización del control de la
temperatura ya que se pueden implementar programas que ejecuten acciones especificas
dependiendo de la temperatura que se tenga en un momento dado del proceso industrial.
pero el asunto radica en distinguir como va a efectuarse el contacto de él termopar con
la variable a medir es decir ciertos procesos industriales generan reacciones químicas
radioactivas o excesivamente caloríficas o en ocasiones peligrosas para los humanos en
estas circunstancias el control debe ser a distancia y se deben de implementar
extensiones que requieren un cuidado excesivo por otro lado al termopar se le debe de
poner una vaina de protección que lo proteja pero que al mismo tiempo no perjudique la
lectura de el mismo
Válvula de Control
Concepto válvula de control
Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar,
detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible
que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos.
La válvula automática de control generalmente constituye el último elemento en un lazo
de control instalado en la línea de proceso y se comporta como un orificio cuya sección
de paso varia continuamente con la finalidad de controlar un caudal en una forma
determinada. La válvula de control es básicamente un orificio variable por efecto de un
actuador. Constituye el elemento final de control en más del 90 % de las aplicaciones
industriales.
Función de una válvula de control

6. En el control automático de los procesos industriales la válvula de control juega un
papel muy importante en el bucle de la regulación. Realiza la función de variar el caudal
del fluido de control que modifica a su vez el valor de la variable medida
comportándose como un orificio de área continuamente variable. Dentro del bucle de
control tiene tanta importancia como el elemento primario, el transmisor y el
controlador. La válvula de control típica se compone básicamente del cuerpo y del
servomotor. El cuerpo de la válvula contiene en su interior el obturador y los asientos y
está provisto de rosca o de bridas para conectar la válvula a la tubería. El obturador es
quien realiza la función de control de paso del fluido y puede actuar en la dirección de
su propio eje o bien tener un movimiento rotativo. Esta unido a un vástago que pasa a
través de la tapa del cuerpo y que es accionado por el servomotor.
Tipos de Válvula de Control
Aunque la gran variedad de diseños de válvulas produce cualquier clasificación, la
mayoría de los diseños podrían ser considerados como modificaciones de los dos tipos
básicos:
- Tipo compuerta.
- Tipo globo o esfera (retención).
Si las válvulas estuviesen clasificadas de acuerdo a la resistencia que ofrecen al flujo,
las válvulas tipo compuerta se podría decir que son de baja resistencia y las de globo
son de alta resistencia.
Otra forma de clasificar las válvulas sería considerando la manera de producir el cierre,
y las clasificaríamos en:
1. Válvulas de asiento.
- Con movimiento de rotación o charnela.
- Con movimiento rectilíneo.
Válvulas de desplazamiento.
-A rotación, robinetes, llaves, etc.
-A traslación, válvulas de compuerta.
3. Válvulas de mariposa.
Ahora bien, si nos fijamos en el sistema de accionamiento tendríamos:
1. Válvula de asiento con disco normal.
2. Válvula de asiento con disco de tapón.
3. Válvula de asiento con disco metálico.
4. Válvula de asiento con disco de aguja.
5. Válvula de asiento con guías.