SENSORES DE TEMPERATURA

Andrea Cruz Idrraga 31008Daniela Parra Ramrez 311047

CONTENIDO1. Temperatura

2. Sensores de temperatura

3. Termopares3.1 Tipos, rango y precisin3.2 Principio fsico3.3 Termopila3.4 Principio fsico

4. Termmetros de resistencia (RTD)4.1 Tipos, rango y precisin4.2 Principio fsico4.3 Termistores4.4 Principio fsico

5. Termmetros de radiacin 5.1 Tipos, rango y precisin5.2 Principio fsico5.3 Cmaras termogrficas5.4 Principio fsico

6. Conclusiones

7. Referencias

1. TEMPERATURA

La temperatura cuantifica el calor deuna sustancia homognea, y por lotanto es una unidad de medida para laenerga cintica media de sus molculas.

Este concepto se origin a causa delsentido fsico del calor o del fro. Todoeso significa que la temperaturadepende del movimiento de lasmolculas que componen a la sustancia.

Es una de las mediciones

mas comunes e importantes.

1. TEMPERATURA

El objeto a medir debe vincularse al mximo con el sistema de sensor de temperatura.

La medicin de temperatura plantea algunas dificultades, principalmente que no puede ser relacionada con un estndar fundamental de temperatura.

Los principios fsicos afectados por la temperatura son la base para la medicin de temperatura.

Efecto termoelctrico

Resistencia a los cambios

Sensibilidad del dispositivo semiconductor

Emisin de calor por radiacin

Termografa

Expansin trmica

Cambio de frecuencia de resonancia

Sensibilidad de los dispositivos de fibra ptica

Cambio de color

Cambio de estado del material

2. SENSORES DE TEMPERATURA

3. TERMOPARES

Un termopar es un dispositivo de estado slido que se utiliza para convertir la energa en voltaje. Consta de dos metales diferentes empalmados en una juntura.

Rango de temperatura muy amplio

Contacto directo con el material

Econmicos e intercambiables

Corrosin Exactitud (menor

a un grado centgrado)

Ruido

3. 1 TIPOS, RANGO Y PRECISIN

Tipo J (Hierro-

Constantan)

Tipo K (Cromel-Alomel)

Tipo T (Cobre-

Constantan)

Tipo E (Cromel-

Constantan)

Tipo R, S, B (Platino Rhodio-Platino)

870-1700 C0.01 % (0.6C)

95-1260 C0.4 % (1.1C)

0-400 C0.4 % (0.5C)

95-900C0.4 % (1C)

95-760 C0.4 % (1.1C)

3.2 PRINCIPIO FSICO

Se basan en el principio fsico que cuando cualquiera de los dos metales diferentes estn conectados entre si, una f.e.m (funcin de la temperatura) se genera en la unin entre los metales.

Dnde:: f.e.m [mV] : Temperatura absoluta [K]

Nota: Ests funciones se encuentran tabuladas para cada tipo de termopar, a , si el termopar no se encuentra a esta temperatura debe realizarse una

correccin

Es el nombre dado a un dispositivo de medicin de temperatura que consistede varios termopares conectados en serie. El efecto de conectar lostermopares es incrementar la sensibilidad de la medida.

3.3 TERMOPILA

Fig 1. Termopila

3.4 DIAGRAMA DEL TERMOPAR

Fig 2. Diagrama de un termopar Fig 3. Termopar

3.5 PRODUCTORES

4. TERMMETROS DE RESISTENCIAS (RTD)

Son sensores que tienen la particularidad de variar su resistencia elctrica demodo proporcional a la temperatura del medio en que se hallan colocadas.

Estable en la indicacin

Exactas en las mediciones

Mas lineal que los termopares

Mas inmune a la interferencia

Respuesta rpida

Costo Menos resistente y

muy delicada Menor rango de

medicin Autocalentamiento

4. 1 TIPOS, RANGO Y PRECISIN

Cobre

-200 - 120 C0.1C

Nquel

-150 - 300 C0.5C

Platino

-200 - 950 C0.01C

4.2 PRINCIPIO FSICO

Se basan en el principio fsico de que la resistencia de un metal vara con latemperatura de acuerdo con la siguiente relacin:

Dnde: Resistencia a T [] : Temperatura absoluta [K]

Nota: Ests funciones se encuentran tabuladas para cada tipo de termopar.

El tiempo de respuesta de un termmetro de resistencia de platino es deaproximadamente 0.4 s.

Resistencia a 0C []

4.3 TERMISTORES

Son dispositivos semiconductores que secomportan como resistencias con uncoeficiente de temperatura de resistenciaalto y generalmente negativo (La resistenciadisminuye a medida que aumenta latemperatura). Se utilizan para rangostemperatura bajos (-100 300C).

Se componen de una mezcla sinttica dexidos de metales.

Fig 5. Diagrama de un RTD Fig 6. RTD (3 hilos)

4.4 DIAGRAMA DEL RTD

4.5 PRODUCTORES

5. TERMOMETROS DE RADIACIN

Los termmetros de radiacin son instrumentos capaces de medir latemperatura de un cuerpo a partir de la radiacin que emite. Tambin llamadospirmetros.

No requiere contacto con el cuerpo

Tiempo de respuesta breve

Rango amplio

Costo Requiere cierto

nivel de experiencia y conocimiento

Frgil

5. 1 TIPOS, RANGO Y PRECISIN

>600 C5C

>500C0.3 %

Pirmetros pticos

Pirmetros infrarrojos

Pirmetros por radiacin

-100 - 3600C0.3 %

5.2 PRINCIPIO FSICO

Se basan en la ley de Stefan-Boltzman que dice que la intensidad de energaradiante emitida por la superficie de un cuerpo aumenta proporcionalmente a lacuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo.

Dnde:

Potencia

: Temperatura absoluta [K]

Constante de Boltzman

5.3 CMARAS TERMOGRFICAS

La energa infrarroja queproviene de un objeto se haceconverger, por medio de laptica, sobre un detector deinfrarrojo. El detector enva lainformacin al conjunto sensorelectrnico para que proceseuna imagen. Este utiliza losdatos que provienen deldetector para crear una imagenque puede verse en el visor.

5.4 DIAGRAMA DE TERMOMETROS DE RADIACIN

Fig 7. Termmetro de radiacin Fig 8. Termmetro de radiacin

5.5 PRODUCTORES

El control de la temperatura en los procesos qumicos es muy importante ya que cambios sbitos enesta variable pueden generar diferentes situaciones indeseadas tales como problemas de seguridad,daos en los productos o reactivos, disminucin del rendimiento de los procesos.

Para el control de temperatura en los procesos industriales se cuenta con gran variedad de sensoresque pueden ser seleccionados de acuerdo al rango de temperatura y a las condiciones a las que debeser sometido el sensor.

Los sensores de temperatura tipo termopar pueden ser utilizados en un amplio rango de temperaturay en situaciones donde sea fcilmente puesto en contacto con el cuerpo. Son econmicos y presentanprecisiones bastante confiables.

Los termmetros de resistencia a pesar de presentar costos mas elevados comparados con lostermopares, presentan mayor precisin en la medida por lo que se usan en sistemas altamentesensibles a la temperatura.

Los termmetros de radiacin son empleados en rangos de temperaturas muy elevados en donde nopueden operar los dems sensores de temperatura; son bastantes tiles en sistemas que no puedan sercontaminados ya que no requieren contacto directo con el cuerpo.

6. CONCLUSIONES

7. REFERENCIAS

A. Creus. Instrumentacin industrial. 6 Ed. Boixareu Editores. Mxico 1998.

J. Ramrez, C. Rojas.Termmetros de radiacin.

J.N. Rojas Grisales. Modelos, instrumentacin y control clsico. UniversidadNacional de Colombia. Manizales 2013.

C.A. Smith, A.B. Corripiro. Control automtico de procesos. 1 Ed. Editorial Limusa.Mxico 1991

Curso de temperatura.Automatizacin S.A.

FLIR. Cmaras termogrficas para aplicaciones industriales. 2012

Direct Industry http://www.directindustry.es. Consultado: 11/04/2015