MEDICIÓN DE TEMPERATURA

• La Temperatura es probablemente es la magnitud más medida en cada proceso industrial, además de ser una de las magnitudes que predominan como magnitud dependiente en la mayoría de los procesos. Por mencionar algunas magnitudes tenemos la viscosidad, la densidad, el volumen, etc., que dependen considerablemente de la temperatura.

• En la actualidad las mediciones de temperatura son fáciles de realizar debido a la gran diversidad de sensores que existen. La selección del sensor depende de la aplicación, pero no su selección no debe de limitar el conocimiento del uso adecuado y/o las verificaciones necesarias a estos para estar dentro de sus tolerancias permitidas y obtener mediciones adecuadas.

Radiación es la transferencia de calor a través de rayos emitidos directamente de su cuerpo para objetos circundantes. Si por ejemplo aproxima su mano a una pared sentirá una sensación de frio cuando los rayos de calor pasen de su mano a la pared, los objetos fríos atraen el calor de su cuerpo (suelo paredes).

Radiación es la transferencia de calor a través de rayos emitidos directamente de su cuerpo para objetos circundantes. Si por ejemplo aproxima su mano a una pared sentirá una sensación de frio cuando los rayos de calor pasen de su mano a la pared, los objetos fríos atraen el calor de su cuerpo (suelo paredes).

Intercambios térmicos

Convección es la transferencia de calor de su cuerpo por medio del aire que está a su alrededor. Un ventilador provoca frio porque la corriente del aire atrae el calor de su cuerpo.

Convección es la transferencia de calor de su cuerpo por medio del aire que está a su alrededor. Un ventilador provoca frio porque la corriente del aire atrae el calor de su cuerpo.

Intercambios térmicos

Evaporación Es la transferencia de calor de su cuerpo provocado por el agua que seca en el mismo. Como por ejemplo cuando se sale de la bañera.

Evaporación Es la transferencia de calor de su cuerpo provocado por el agua que seca en el mismo. Como por ejemplo cuando se sale de la bañera.

Intercambios térmicos

Intercambios térmicos

Conducción es la transmisión de calor entre dos sólidos que están en contacto. Los intercambios se producen entre la piel y la ropa, el calzado, los puntos de presión (asiento, asas), herramientas, etc.

Conducción es la transmisión de calor entre dos sólidos que están en contacto. Los intercambios se producen entre la piel y la ropa, el calzado, los puntos de presión (asiento, asas), herramientas, etc.

La temperatura se puede expresar mediante la escala Kelvin (°K), Celsius (°C) o Fahrenheit (°F). Las equivalencias entre estos sistemas son: °C  = 0.555 (°F – 32), °F  = 1.8 (°C) + 32 y °K = °C + 273.15. El astrónomo sueco Anders Celsius ideó la escala de temperatura centígrada asignando el valor 0 al punto de congelación del agua (0 ºC) y el valor 100 al de ebullición (100 ºC).

La temperatura se puede expresar mediante la escala Kelvin (°K), Celsius (°C) o Fahrenheit (°F). Las equivalencias entre estos sistemas son: °C  = 0.555 (°F – 32), °F  = 1.8 (°C) + 32 y °K = °C + 273.15. El astrónomo sueco Anders Celsius ideó la escala de temperatura centígrada asignando el valor 0 al punto de congelación del agua (0 ºC) y el valor 100 al de ebullición (100 ºC).

• Temperatura periférica o superficial:Temperatura periférica o superficial: es la de los constituyentes del revestimiento periférico, como la piel, el tejido  subcutáneo y las porciones superficiales de las masas musculares cuya función principal es la de mantener una temperatura central constante. La temperatura periférica muestra considerables variaciones, subiendo y bajando según el medio ambiente. La temperatura media de la piel para una persona promedio en un cuarto con temperatura ambiente de 25 °C es de 33 °C. La temperatura de la piel se puede medir mediante termocuplas o termistores montados en contacto con la epidermis.

• Temperatura periférica o superficial:Temperatura periférica o superficial: es la de los constituyentes del revestimiento periférico, como la piel, el tejido  subcutáneo y las porciones superficiales de las masas musculares cuya función principal es la de mantener una temperatura central constante. La temperatura periférica muestra considerables variaciones, subiendo y bajando según el medio ambiente. La temperatura media de la piel para una persona promedio en un cuarto con temperatura ambiente de 25 °C es de 33 °C. La temperatura de la piel se puede medir mediante termocuplas o termistores montados en contacto con la epidermis.

• Temperatura central: Temperatura central: la temperatura central representa la temperatura media en áreas corporales profundas centrales (ejemplos: cerebro, corazón,  pulmones, órganos abdominales). Se encuentra constituida por las regiones del cráneo, torácica, abdominal, pélvica y las porciones más profundas de las masas musculares de las extremidades. Los seres humanos somos homeotérmicos lo que significa que la temperatura corporal interna se mantiene casi constante. En condiciones normales, la temperatura interna del cuerpo fluctúa entre 36.5 - 37.5  °C. 

• Temperatura central: Temperatura central: la temperatura central representa la temperatura media en áreas corporales profundas centrales (ejemplos: cerebro, corazón,  pulmones, órganos abdominales). Se encuentra constituida por las regiones del cráneo, torácica, abdominal, pélvica y las porciones más profundas de las masas musculares de las extremidades. Los seres humanos somos homeotérmicos lo que significa que la temperatura corporal interna se mantiene casi constante. En condiciones normales, la temperatura interna del cuerpo fluctúa entre 36.5 - 37.5  °C. 

EFECTOS

• Edad: los niños tienden a tener temperaturas rectales y orales más altas (37.5 a 38.0 °C) que los adultos. Las variaciones diarias cambian a medida que los niños crecen: En niños menores de 6 meses, la variación diaria es pequeña. En niños de 6 meses a 2 años de edad, la variación diaria es de aproximadamente 1°C. A la edad de 6 años, las variaciones diarias se incrementan gradualmente a 2 °C por día. Por otra parte, en los adultos mayores la temperatura corporal suele estar disminuida (36 oC).

• Ritmo diurno/circadiano (ciclo de 24 horas): a lo largo de la jornada las variaciones de la temperatura suelen ser inferiores a 1.5 oC.  La temperatura máxima del organismo se alcanza entre las 18 y las 22 horas y la mínima entre las 2 y las 4 horas.  Este ritmo circadiano es muy constante y se mantiene incluso en los pacientes febriles.

• La temperatura ambiente: altas temperaturas o frío extremo

• La indumentaria.

• El estrés: las emociones intensas como el enojo o la ira activan el sistema nervioso autónomo, pudiendo aumentar la temperatura.

• Las enfermedades: ciertas enfermedades metabólicas (hipertiroidismo) y aquellas que impliquen estados febriles, aumentan la temperatura, mientras que otras enfermedades metabólicas (hipotiroidismo) pueden conducir a un descenso de la temperatura.

• Cambios menstruales en las mujeres: en la segunda mitad del ciclo, desde la ovulación hasta la menstruación, la temperatura se puede elevar entre 0.3-0.5 oC.

• El ejercicio físico: la actividad muscular incrementa transitoriamente la temperatura corporal. Por el contrario, durante una inactividad prolongada (dormir), la temperatura disminuye.

TERMISTORES

• El termistor es un tipo de transductor pasivo, sensible a la temperatura y que experimenta un gran cambio en la resistencia eléctrica cuando está sujeto a pequeños cambios de temperatura.

• El término termistor proviene del inglés THERMally sensitive resISTOR, es decir, resistencia sensible térmicamente.

• Aunque el termistor no sea tan conocido como otros dispositivos semiconductores, tiene múltiples aplicaciones en campos tan diversos como instrumentación,astronaútica,automóviles,medicina...

CONCEPTOS PREVIOS

• La corriente que circula por cualquier conductor está afectada en algún modo por la temperatura.

• Para una misma tensión y el mismo material, la intensidad que hay en el conductor varía en función de la temperatura.

• Rt2 = Rt1 [ 1 + ( t 2 - t1 ) ]

– Donde: t 2 : Valor superior de la temperatura en ºC t 1 : Valor inferior de la temperatura en ºC

: Coeficiente de temperatura del material

TIPOS DE TERMISTORES

• PTC : Coeficiente de temperatura positivo. Sufren un cambio de resistencia brusco al alcanzar cierta temperatura (unos 100ºC) pasando de valores de centenares de ohm. a decenas de Megaohm.

• NTC: Coeficiente de temperatura negativo. Altamente sensibles a cambios de temperatura (valores de alfa entre -2%/K y -6%/K). Dentro de este grupo se encuentra la mayoría de termistores.

TIPOS DE TERMISTORES

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

• Rango de temperaturas y valores de resistenciaSe emplean fundamentalmente entre los -50ºC y los 150ºC no obstante las unidades encapsuladas pueden alcanzar los 300ºC. En la mayoría de aplicaciones el valor de resistencia a 25ºC está entre 100ohm. Y 100kohm. Aunque se pueden producir con resistencias tan bajas como 10ohm. o tan altas como 40Mohm.

• Tamaño reducidoLas reducidas dimensiones de los termistores hacen que la respuesta a los cambios de temperatura sean muy rápidas.

• Sensibilidad a los cambios de temperaturaLos termistores tienen mayor sensibilidad a los cambios de temperatura que otros transductores.

CARACTERÍSTICAS BÁSICAS

• Autocalentamiento La temperatura de un termistor puede variar bien por cambios de la temperatura ambiente en que se encuentra el dispositivo, o por el autocalentamiento que se produce cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de él. El autocaldeo puede ser indeseable en algunas aplicaciones, otras en cambio, basan su funcionamiento en este efecto.

• Intercambiabilidad Tolerancia con la que es producido un termistor. Gracias a esta cualidad es posible reemplazar en un sistema un termistor por otro sin necesidad de volver a calibrar el aparato de medida.

• Sensibilidad a la temperatura de forma remota La medición de temperatura se puede efectuar desde

un punto distante

ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS

Resistencia / Temperatura

• La relación R/T del termistor no es en absoluto lineal y existen varias aproximaciones que dependen del parámetros del proceso:

Steinhart-Hart : 1/T = a +b +(lnR) + c(lnR) 3

RT = RN e B. (1/T – 1/TN)

ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS

Resistencia / Temperatura

Resistencia vs. Temperatura

0

500000

1000000

1500000

2000000

2500000

3000000

3500000

4000000

-80 -63 -46 -29 -12 5 22 39 56 73 90 107 124 141

Temperatura (ºC)

Res

iste

nci

a (O

hm

.)

44004/44003

44006/44031

Resistencia vs. Temperatura

1

10

100

1000

10000

100000

1000000

10000000

-80 -59 -38 -17 4 25 46 67 88 109 130

Temperatura (ºC)

Res

iste

nci

a (O

hm

.)

44004/44003

44006/44031

ESPECIFICACIONES ELÉCTRICAS Tensión / Corriente

• Describe la variación de la corriente del termistor en función de la tensión aplicada. Podemos diferenciar tres secciones:

1) Zona óhmica. dV/dI = R2) Incremento no lineal. 3) Zona de pendiente

negativa.

CONFIGURACIONES

• Los termistores se presentan en múltiples configuraciones, las más empleadas son los de perla, disco y chip.

• Los termistores tipo perla debido a su pequeño tamaño permiten una respuesta rápida ante los cambios de temperatura.

• Los termistores de disco y chip tienen una respuesta de disipación mayor.

APLICACIONES Medición de temperatura

• Por su pequeño tamaño, alta sensibilidad, rapidez y robustez, los termistores son muy utilizados en la medición de temperatura.

• Sin embargo trabajan en un rango de temperatura limitado ( -40ºC a 300ºC) y hay que controlar que la corriente que circula por el termistor no sea suficiente para producir un excesivo autocalentamiento.

Puente de Wheatstone

APLICACIONES Anemómetro

Circuito que permite medir la velocidad del viento

APLICACIONES Medidor de caudal

Circuito que permite medir el flujo de gas o líquido

APLICACIONES Manómetro de vacío

Circuito que permite medir el grado de vacío en un recinto

APLICACIONES Circuito de retardo de tiempo

APLICACIONES Control/alarma de llama piloto

GRACIAS POR SU ATENCION

DIEGO IPIALES

EII