INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE

VARIABLES TÉRMICAS

Profesor: José Lizana Alumnos: Alexis cariman. Felipe Navarrete. Felipe del valle, Edgar Valdivia, David Pérez.

Introducción Tipos de Pirómetros, Sus características

y los Principios básicos.

Características y clasificaciones de las Termocuplas, Sus tipos y Formas de calcular estas mismas.

¿Que es un Pirómetro? Un pirómetro, dispositivo capaz de medir

la temperatura de una sustancia sin necesidad de estar en contacto con ella. El término se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 grados celsius. El rango de temperatura de un pirómetro se encuentra entre -50 grados celsius hasta +4000 grados celsius. Una aplicación típica es la medida de la temperatura de metales incandescentes en molinos de acero o fundiciones.

PirómetrosTipos: Existen 3 tipos de pirómetros:

los de radiación, los infrarrojos y los ópticos.

Pirómetro de radiación Pirómetros infrarrojos

Pirómetros ópticos

Tipos de Pirómetro

Existen 3 tipos de pirómetros: los de radiación, los infrarrojos y los ópticos. El primero acepta un muestreo controlado de la radiación total y mediante determinación del efecto calorífico del muestreo obtenido, un sensor térmico como una termopila (grupo de termopares conectados en serie) determina le medición de temperatura. El pirómetro óptico usa el ojo humano como el medio de detección estimando el cambio en el ancho de banda de radiación visual con temperatura. Finalmente el infrarrojo maneja un principio similar que al de radiación total, solo que las mediciones se restringen al segmento infrarrojo. Ninguno de los 3 necesita contacto directo con el objeto a analizar ni una distancia particular. En este trabajo solo se hablará sobre los 2 primeros tipos, por radiación y ópticos.

Pirómetro Óptico

 

  El pirómetro óptico usa el ojo humano como el medio de

detección estimando el cambio en el ancho de banda de radiación visual con temperatura. Los pirómetros ópticos se emplean para medir temperaturas de objetos sólidos que superan los 700ºC, a esas temperaturas los objetos sólidos irradian suficiente energía en la zona visible para permitir la medición óptica a partir del llamado fenómeno del color de incandescencia. 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. Este tipo de pirómetros utilizan un método de comparación como base de operación.  En general, 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

Esquema

Pirómetro de Radiación

El pirómetro de radiación acepta un muestreo controlado de la radiación total y mediante determinación del efecto calorífico del muestreo obtenido, un sensor térmico como una termopila (grupo de termopares conectados en serie) determina le medición de temperatura. Los 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 pro 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, es decir, W = KT4, donde

W (potencia emitida)= Flujo radiante por unidad de área. K =Constante de Stefan - Boltzman (cuyo valor es 5.67 10-8 W / m2

K4). T =Temperatura en Kelvin. La parte esencial del dispositivo

consiste en una especie de lente de pirex sílice o fluoruro de calcio que concentra la radiación del objeto caliente en un termopila formada por varios termopares de pequeñas dimensiones y montadas en serie

Esquema

Caracteristicas de los pirometros

Pirometros opticos

Pirometros de radiacion

pirometros infrarrojo

¿Qué es una Termocuplas?

Las Termocuplas son los sensores de temperatura eléctricos más utilizados en la industria. Una Termocuplas se hace con dós alambres de distinto material unidos en un extremo, al aplicar temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño, del orden de los mili volts el cual aumenta con la temperatura. Este sería un esquema de ejemplo de una Termocuplas cualquiera.

¿Qué es una Termocupla?

Características y clasificaciones

 

Tipo de TermocuplasExisten una infinidad de tipos de Termocuplas, en la tabla aparecenalgunas de las más comunes, pero casi el 90% de las Termocuplasutilizadas son del tipo J ó del tipo K.

J y k las mas comunes La termocupla K se usa típicamente en fundición y

hornos a

temperaturas menores de 1300 °C, por ejemplo fundición de cobre y

Hornos de tratamientos térmicos.

Las termocuplas tipo J se usan principalmente en la industria del

plástico, goma (extrusión e inyección ) y fundición de metales a

bajas temperaturas (Zamac, Aluminio).

Como medir una termocupla 1- Medir con el voltímetro el voltaje que entrega la

termocupla por

ej V. 2- Medir la temperatura de ambiente Ta (temperatura del

contacto de

las puntas del voltímetro con los cables de la termocupla). Ver en

una tabla de termocuplas que voltaje corresponde a la temperatura.

Sea por ej Vab(Ta). 3- Hacer la suma de los 2 volates obtenidos Vab(T) = V +

Vab(Ta)

y ver en la tabla a que temperatura corresponde.

Esta será la temperatura real a la que está sometida la termocupla.

Por ejemplo:

Se mide en una termocupla J un voltaje de 10.84 mV.

Si la temperatura de ambiente en los contactos es 25 °C, entonces en

la tabla esto corresponde a 1.277 mV.

Luego Vab(T) = 10.84 + 1.277 = 12.117mV, esto según al tabla

corresponde a 224°C