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Determinacin de equipos y medicin de variables de procesos industriales

MEDIDAS DE TEMPERATURAS

INSTRUMENTOS DE MEDICION

PRINCIPIOS DE MEDICION Presentado por:

Jorge Mario Ruiz CamachoJorge Ruiz Ochoa Introduccin En el campo de los procesos industriales, qumicos, petroqumicos, siderrgicos, cermico, farmacutico, alimenticio, papel y celulosa, hidroelctrico, nuclear, etc. el monitoreo de la variable temperatura, es fundamental para la obtencin del producto final especificado. El trmino termometra significa medicin de temperatura. Termometra La termometra es una rama de la fsica que se ocupa de los mtodos y medios para medir la temperatura.La temperatura no puede medirse directamente. La variacin de la temperatura puede ser determinada por la variacin de otras propiedades fsicas de los cuerpos volumen, presin, resistencia elctrica, fuerza electromotriz, intensidad de radiacin...

Instrumentos de medicin de temperatura.

Termmetros

Termocuplas

RTD

Termmetros de radiacin

Termistor Termmetros. Los termmetros de dilatacin de lquidos, se basan en la ley de expansin volumtrica de un lquido con la temperatura, en un recipiente cerrado. Los lquidos mas usados son: mercurio, tolueno, alcohol y acetona.

En termmetros industriales, el bulbo de vidrio es protegido por unrecubrimiento metlico. Por su fragilidad y por ser imposible registrar su indicacin o transmitirla a distancia, el uso de estos termmetros es ms comn en laboratorios.

Principio de funcionalidad.El termmetro funciona respetando la dilatacin trmica del metal. Algunos metales (con diferencias de grado entre s) se dilatan cuando son expuestos al calor, y el mercurio (Hg) es muy sensible a la temperatura del ambiente. Por ello, los termmetros estn generalmente fabricados con mercurio, pues ste se dilata cuando est sujeto al calor y ello nos permite medir su dilatacin en una escala.

Termmetros digitales. Los termmetros industriales digitales son los ms utilizados en el momento, estos suelen tener la caracterstica de que indican exactamente la temperatura que se est midiendo, inclusive las dcimas

Principio de funcionamiento de un termmetro industrial Termmetro digital: Utilizan dispositivos transductores en los que se presentan variaciones de tensin cuando cambia la temperatura. Estas variaciones de tensin son convertidas en nmeros por circuitos electrnicos y expresadas en una pantalla.

Usos en la industria.Los termmetros son de uso universal, se pueden encontrar un cualquier lazo de control asociado al proceso, es de vital importancia la existencia de estos dentro del proceso. Se pueden encontrar en tanques de almacenamiento, reactores, intercambiadores de calor, tuberas de flujo, sin embargo el uso de estos se reduce normalmente a practicas de laboratorio, ya que presentan baja exactitud y se dificulta la transmisin de la seal a distancia. Termocuplas.Las termocuplas son el sensor de temperatura ms comn utilizadoindustrialmente. Una termocupla se hace con dos alambres de distinto material unidos en un extremo (soldados generalmente). Al aplicar temperatura en la unin de los metales se genera un voltaje muy pequeo (efecto Seebeck) del orden de los milivolts el cual aumenta con la temperatura.

Ejemplo de funcionabilidad.

Por ejemplo, una termocupla "tipo J" est hecha con un alambre de hierro y otro de constantn (aleacin de cobre y nickel) Al colocar la unin de estos metales a 750 C, debe aparecer en los extremos 42.2 milivolts.Tipos de termocuplas.

Mas usadas Linealizacion en las termocuplas. La dependencia entre el voltaje entregado por la termocupla y la temperatura no es lineal ( no es una recta ), es deber del instrumento electrnico destinado a mostrar la lectura, efectuar la linealizacin, es decir tomar el voltaje y conociendo el tipo de termocupla, ver en tablas internas a que temperatura corresponde este voltaje.

VENTAJAS DE LAS TERMOCUPLAS. Econmicas y muy robustas, Muy fciles de encontrar en el mercado Cubren amplios rangos de temperatura (-180 a 1370C)

Montaje en campo.

RTD (Resistive Temperature Detector) Son sensores de temperatura cuyo principio fsico se basa en la resistividad de los metales, es decir, en variacin de la resistencia de un conductor con la temperatura. Esto se debe a que al incrementar la temperatura los iones vibran con mayor amplitud y as se dificulta el paso de los electrones a travs del conductor.

Cmo funcionan los RTD? El elemento consiste en un arrollamiento de hilo muy fino del conductor adecuado, bobinado entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o cermica. El material que forma el conductor, se caracteriza por el "coeficiente de temperatura de resistencia" este se expresa en un cambio de resistencia en ohmios del conductor por grado de temperatura a una temperatura especficaRTD - PT100Un Pt100 es un sensor de temperatura. Consiste en un alambre de platino que a 0 C tiene 100 ohms y que al aumentar la temperatura aumenta su resistencia elctrica. El incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente y caracterstico del platino de tal forma que mediante tablas es posible encontrar la temperatura exacta a la que corresponde.

Porque utilizar un RTD?Las ventajas de utilizar este tipo de sensores es que tiene un margen de temperatura muy amplio; como tienen una gran sensibilidad, las medidas son dadas con mucha exactitud y repetitividad; presentan derivas en la medida de 0,1 C al ao por lo que son muy estables en el tiempo. Por tanto, los sensores RTD son los ms apropiados para aplicaciones en las que la exactitud de la medida es lo importante.Ventajas de utilizar un RTD Las termo resistencias se pueden usar sobre un rango de temperatura de 220 C a +600 C. Sus ventajas son las siguientes: Rangos de alta temperatura Resistencia a la vibracin Alta inmunidad a interferencias elctricas Estabilidad a largo plazo Diseo robusto Alta precisin Las termorresistencias se utilizan en las siguientes industrias: Industrias qumicas Industrias petroqumicas Industrias farmacuticas Generacin de energa Ingeniera mecnica Alimentos y bebidas Minera

Termmetros de Radiacin.

Termmetros de radiacin. En aplicaciones industriales y de investigacin es necesario a menudo medir la temperatura de un objeto desde una cierta distancia sin hacer contacto; por ejemplo, cuando el objeto est en movimiento, como en una lnea de montaje; cuando est muy caliente, como dentro de un horno o cuando es inaccesible. El mtodo usado para efectuar estas mediciones de temperatura a distancia es conocido como pirometra de radiacin. Todos los objetos a temperatura por encima del cero absoluto emiten radiacin electromagntica en funcin de la temperatura. La cantidad de radiacin electromagntica depende de la temperatura del cuerpo, a mayor temperatura mas intensa es la radiacin Principio de funcionamiento. El sistema ptico del termmetro de radiacin recolecta parte de la radiacin proveniente de una muestra de la superficie y la dirige al detector. El cual la convierte en una seal elctrica. El circuito electrnico convierte la seal elctrica a una correspondiente a la temperatura de la superficie

Por qu usar un termmetro de radiacin?

Es un instrumento de fcil manejo, esta realizado en una forma ergonmica en forma de pistola o algo parecido. Se puede realizar mediciones sin estar en contacto directo con la fuente de calor.Es capaz de medir temperaturas altas y es el nico que tiene un alcance superior a 1477C

Termistor de temperatura. Los termistores son sensores de temperatura resistivos donde la el elemento sensor cambia su resistencia de acuerdo con las variaciones de temperatura. PTC ( Positive Temperature Coefficient )NTC ( Negative Temperature Coefficient).

Diferencias entre los tipos de termistores. PTC(Positive Temperature Coefficient): son aquellos cuya resistencia aumenta en funcin de la temperatura

NTC (NEGATIVE TEMPERATURE COEFFICIENT) : Son aquellos cuya resistencia disminuye conforme aumenta la temperatura Ventajas de utilizar un termistor. Son de bajo costo y reducido tamaoPosee un amplio rango de medida

La desventaja principal es que no son lineales, lo que dificulta la adquisicin de datos y son complicados de calibrar.Ejercicios Propuestos. 1). En una planta donde es inaccesible o muy riesgoso el contacto cercano con el producto, cual es el instrumento pirometrico optimo para realizar la medicin? Sustenta tu respuesta. 2). si se necesita realizar medidas constante a un reactor donde la temperatura oscila entre los 500c 1500c cual es el tipo de termocupla mas apropiada para desempear esta medicin? 3) porque se dice que los RTD son instrumentos temperatura, si en realidad el proceso de medicin que realiza se basa en la resistencia elctrica de un metal? 4). que diferencias hay entre los termistores de tipo PTC y los NTC?