Este documento describe diferentes instrumentos para medir la temperatura, incluyendo termómetros de vidrio, bimetálicos, de bulbo y capilar, de resistencia (RTD), termistores, termopares, y pirómetros ópticos e infrarrojos. Explica que la temperatura es una propiedad relacionada con la energía promedio por partícula a nivel microscópico y con la energía interna sensible a nivel macroscópico.
Tipos de instrumentos de medición
Con el diseño de aparatos se pudieron establecer escalas para una valoración más precisa de la temperatura.
Estos instrumentos son de diversas formas y rangos de medición y están pensados para un gran numero de aplicaciones tanto domesticas como industriales.
Termómetros de vidrio o de liquido
Su operación esta basada en la expansión del liquido con el incremento de la temperatura. Con el incremento de la temperatura, el liquido y el vidrio del termómetro se expanden con diferente coeficiente de expansión, causando que el liquido avance por el tubo capilar. Los de mercurio: de -39 oC (punto de congelación) hasta 357 oC ( punto de ebullición). Alcohol coloreado: desde -112 oC (punto de c) hasta 78 oC (punto de Ebu) es portátil, pero poco preciso.
Termómetros de resistencia
Depende dela variación de la resistencia a la temperatura de una espiral de alambre de platino reacciona despacio a los cambios de temperatura, debido a su gran capacidad térmica y baja conductividad, por lo que se emplea sobre todo para medir temperaturas fijas. Se usa para medir temperaturas de 200 oC a las 3568 oC
Termómetros de gas
Son muy exactos, con un margen de aplicación muy amplio. Pero por su alto costo se utiliza mas comúnmente como instrumento normativo para la graduación de otros termómetros. Desde .27 oC hasta 1477 oC
Pirómetros
Se emplea para medir temperaturas muy elevadas. Se basa en el calor ola radiación visible emitida por objetos calientes y por su rayo infrarrojo lo logra hacer a distancia, es el único capas de medir temperaturas superiores a 1477 oC.
Par térmico o pila termoeléctrico
Consta de dos cables de metales diferentes unidos, que producen un voltaje que varía con la temperatura de la conexión. Se emplean diferentes pares de metales para las distintas gamas de temperatura, siendo muy amplio el margen de conjunto: desde -248 °C hasta 1477 °C. El par térmico es el termómetro más preciso en la gama de -631 °C a 1064 °C y, como es muy pequeño, puede responder rápidamente a los cambios de temperatura.
Clasificación de instrumentos de medición
Para la medición de temperatura se emplean los siguientes instrumentos:
termómetros de vidrio
termómetros bimetálicos
termómetros de elementos primarios de bulbo y capilar
termopares pirómetros de radiación .termómetros de resistencia termómetros ultrasónicos..termómetros de cristal de cuarzo.
Termómetro de vidrio: consta de un deposito de vidrio que contiene, por ejemplo, mercurio y que al calentarse se expande y sube en el tubo capilar. Los márgenes de trabajo de los fluidos empleados son:
Mercurio-35 hasta +280° C Mercurio (tubo capilar lleno de gas)-35 hasta +450° C Pentano -200 hasta + 20° C Alcohol -110 hasta + 50° C Tolueno-70 hasta +100° C
Termómetro Bimetálico: Se fundan en el distinto coeficiente de dilatación de dos metales diferentes, tales como el latón, el o acero y una aleación de ferro níquel o invar. Laminados conjuntamente.
Tipos de instrumentos de medición
Con el diseño de aparatos se pudieron establecer escalas para una valoración más precisa de la temperatura.
Estos instrumentos son de diversas formas y rangos de medición y están pensados para un gran numero de aplicaciones tanto domesticas como industriales.
Termómetros de vidrio o de liquido
Su operación esta basada en la expansión del liquido con el incremento de la temperatura. Con el incremento de la temperatura, el liquido y el vidrio del termómetro se expanden con diferente coeficiente de expansión, causando que el liquido avance por el tubo capilar. Los de mercurio: de -39 oC (punto de congelación) hasta 357 oC ( punto de ebullición). Alcohol coloreado: desde -112 oC (punto de c) hasta 78 oC (punto de Ebu) es portátil, pero poco preciso.
Termómetros de resistencia
Depende dela variación de la resistencia a la temperatura de una espiral de alambre de platino reacciona despacio a los cambios de temperatura, debido a su gran capacidad térmica y baja conductividad, por lo que se emplea sobre todo para medir temperaturas fijas. Se usa para medir temperaturas de 200 oC a las 3568 oC
Termómetros de gas
Son muy exactos, con un margen de aplicación muy amplio. Pero por su alto costo se utiliza mas comúnmente como instrumento normativo para la graduación de otros termómetros. Desde .27 oC hasta 1477 oC
Pirómetros
Se emplea para medir temperaturas muy elevadas. Se basa en el calor ola radiación visible emitida por objetos calientes y por su rayo infrarrojo lo logra hacer a distancia, es el único capas de medir temperaturas superiores a 1477 oC.
Par térmico o pila termoeléctrico
Consta de dos cables de metales diferentes unidos, que producen un voltaje que varía con la temperatura de la conexión. Se emplean diferentes pares de metales para las distintas gamas de temperatura, siendo muy amplio el margen de conjunto: desde -248 °C hasta 1477 °C. El par térmico es el termómetro más preciso en la gama de -631 °C a 1064 °C y, como es muy pequeño, puede responder rápidamente a los cambios de temperatura.
Clasificación de instrumentos de medición
Para la medición de temperatura se emplean los siguientes instrumentos:
termómetros de vidrio
termómetros bimetálicos
termómetros de elementos primarios de bulbo y capilar
termopares pirómetros de radiación .termómetros de resistencia termómetros ultrasónicos..termómetros de cristal de cuarzo.
Termómetro de vidrio: consta de un deposito de vidrio que contiene, por ejemplo, mercurio y que al calentarse se expande y sube en el tubo capilar. Los márgenes de trabajo de los fluidos empleados son:
Mercurio-35 hasta +280° C Mercurio (tubo capilar lleno de gas)-35 hasta +450° C Pentano -200 hasta + 20° C Alcohol -110 hasta + 50° C Tolueno-70 hasta +100° C
Termómetro Bimetálico: Se fundan en el distinto coeficiente de dilatación de dos metales diferentes, tales como el latón, el o acero y una aleación de ferro níquel o invar. Laminados conjuntamente.
1.- Ley Cero de la termodinámica
2.- Definición de Temperatura
3.- Unidades de temperatura, ejemplos.
4.- Tipos de Instrumentos de temperatura
5.- Tipos de Termómetros.
6.- Registrador de temperatura
7.- Termopares o Termocuplas.
8.- Termoresistencia y termistores.
9.- Pirómetros, tipos y características.
10.- Medición con multímetro y potenciómetro.
11.- Indicador de temperatura portátil.
12.- Bibliografía
1.- Ley Cero de la termodinámica
2.- Definición de Temperatura
3.- Unidades de temperatura, ejemplos.
4.- Tipos de Instrumentos de temperatura
5.- Tipos de Termómetros.
6.- Registrador de temperatura
7.- Termopares o Termocuplas.
8.- Termoresistencia y termistores.
9.- Pirómetros, tipos y características.
10.- Medición con multímetro y potenciómetro.
11.- Indicador de temperatura portátil.
12.- Bibliografía
Que es una termocupla o termopar
Como funcionan las termocuplas o termopar
Clases de termocuplas o termopares
Graficas de relación mili voltios
Calibración, Verificación y Medición Termocuplas o Termopares tipo K: http://adf.ly/1n5W2W
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Aletas de Transferencia de Calor o Superficies Extendidas.pdfJuanAlbertoLugoMadri
Se hablara de las aletas de transferencia de calor y superficies extendidas ya que son muy importantes debido a que son estructuras diseñadas para aumentar el calor entre un fluido, un sólido y en qué sitio son utilizados estos materiales en la vida cotidiana
2. Instrumentos de Medida de Temperatura
Fundamentalmente, la temperatura es una propiedad que poseen los sistemas físicos a nivel macroscópico, la cual
tiene una causa a nivel microscópico, que es la energía promedio por partícula. Físicamente es una magnitud escalar
relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico. Más específicamente, está relacionada
directamente con la parte de la energía interna conocida como "energía sensible", que es la energía asociada a los
movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. A
medida que es mayor la energía sensible de un sistema se observa que esta más "caliente" es decir, que su
temperatura es mayor. En el caso de un sólido, los movimientos en cuestión resultan ser las vibraciones de las
partículas en sus sitios dentro del sólido. En el caso de un gas ideal monoatómico se trata de los movimientos
traslacionales de sus partículas. Al contrario de otras cantidades termodinámicas como el calor o la entropía, cuyas
definiciones microscópicas son válidas muy lejos del equilibrio térmico, la temperatura sólo puede ser medida en el
equilibrio, precisamente porque se define como un promedio.
273.15
4. Termómetro de Vidrio. Consta de un depósito de
vidrio que contiene, por ejemplo mercurio, que al
calentarse se expande y sube en el tubo capilar.
Mercurio -35 hasta +280°C
Pentano -200 hasta + 450°C
Alcohol -110 hasta + 50°C
Tolueno -70 hasta +100°C
Termómetro Bimetálico. Se sustentan en distinto coeficiente
de dilatación de dos metales diferentes, tales como latón,
monel o acero y una aleación de ferroníquel o invar laminados
conjuntamente. Las láminas pueden ser rectas o curvas,
formado espirales o hélices. Su campo de medida es de -200
hasta +500°C
Termómetro de Bulbo y Capilar. Consisten en un tubo
conectado por un capilar a una espiral. Cuando la
temperatura del bulbo cambia, el gas o el líquido en el bulbo
se expanden y la espiral tiende a desenrrollarse moviendo la
aguja sobre la escala para indicar la elevación de
temperatura. Su campo de medida es de -200°C hasta 600°
5. Termómetro de Resistencia, RTD. 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. El material
que forma el conductor se caracteriza por el llamado coeficiente de
temperatura de resistencia, que expresa a una temperatura especifica, la
variación de la resistencia en ohms del conductor por cada grado que cambia
su temperatura.
Rt es la resistencia en ohms a 0°C.
R0 es la resistencia en ohms a t°C.
α es el coeficiente de temperatura de la resistencia cuyo valor 0°C y 100°C es
de 0.003850 Ω/Ω °C.
A = 3.90802x10-3
B = -5.802x10-7
C = -4.27350x10-12
Si la relación resistencia-temperatura no es lineal la ecuación general se
expresa por la siguiente ecuación, valida de 0°C hasta 850°C .
Los materiales utilizados para la construcción de RTDs son :
Platino α =0.00385 con un rango de -200°C hasta 950°C
Níquel α =0.0063 con un rango de -150°C hasta 300°C
cobre α =0.00425 con un rango de -200°C hasta 120°C
6. Termistores. Son semiconductores electrónicos con un coeficiente de
temperatura negativo NTC o positivo PTC, de valor elevado , por lo
general presentan variaciones rápidas y extremadamente grandes para
cambios relativamente pequeños en la temperatura. Hay que señalar
que para obtener una buena estabilidad en los termistores es necesario
envejecerlos (porque modifiquen sus propiedades con el tiempo). La
medición se realiza a través de conectarlos en un circuito de puente de
Wheatstone. El rango de medida puede ir de -100°C hasta 400°C.
Negative Temperature Coefficient (NTC)
Positive Temperature Coefficient of Resistance (PTC) , están construidos
con compuestos cerámicos de BaTiO3
Rt es la resistencia en ohms a la temperatura absoluta Tt.
R0 es la resistencia en ohms a la temperatura absoluta de referencia T0.
β es la constante dentro de un intervalo de temperaturas.
7. Termopares. Se basa en el efecto de 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 mantienen a distinta
temperatura. Está circulación de corriente 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 absorción de calor cuando
una corriente circula a través de un metal homogéneo
en el que existe un gradiente de temperatura.
8. Pirómetro Óptico. Se basan en la desaparición del filamento
de una lámpara al compararlo visualmente con la imagen del
objeto enfocado. El pirómetro dirigido sobre una superficie
incandescente no nos dará su temperatura verdadera si la
superficie no absorbe todas las radiaciones y no refleje
ninguna. Se aplican típicamente para la medición de metales
incandescente en hornos de fundición y miden temperaturas
de hasta 4000°C.
Pirómetro Infrarrojo. Captan la radiación espectral del infrarrojo, invisible al ojo
humano. Una lente filtra la radiación infrarroja emitida por el área del objeto
examinado y la concentra en un sensor de temperatura (termistor o termopar).
Permite hacer mediciones a una distancia de 1.5 mts del objeto.
Filtro de radiación de 8 μm hasta 14μm para valores menores a 538°C
Filtro de radiación de 2.2 μm hasta 3.8μm para valores menores a 820°C
Los pirómetros de radiación se basan en la ley de Stefan-Boltzmann,
que dice que la intensidad de energía radiante emitida por la
superficie de un cuerpo aumenta proporcionalmente a la cuarta
potencia de la temperatura absoluta del cuerpo.
9. Evaluación
1. Realice las siguientes conversiones:
500°C = °F = Kelvin
2000°F = °C= kelvin
2. Instrumento que se fundamenta en los efectos Peltier y Thomson
a) Pirómetro b) Termopar c) Bimetálico d) Termistor
3. Instrumento que usa coeficientes de dilatación distintos para hacer la indicación de temperatura
a) Pirómetro b) Termopar c) Bimetálico d) Termistor
4. Instrumento que mide la intensidad de radiación electromagnética y la traduce en temperatura
a) Pirómetro b) Termopar c) Bimetálico d) Termistor
5. Elemento primario que se clasifica en NTC y PTC
a) Pirómetro b) Termopar c) Bimetálico d)Termistor
932 773.15
1093.3 1366.48
6. ¿Qué instrumento sugiere para medir el punto eutéctico de 183°C de una aleación estaño-plomo Sn-Pb?
Termopar