Selección de termómetros bimetálicos

1.- ¿Qué es un termómetrobimetálico?

¿Qué es un termómetro bimetálico?

• Es un instrumento utilizado para la medición detemperatura, por medio de la contracción y expansiónde dos diferentes aleaciones metálicas de alto y bajocoeficiente de dilatación que al ser expuestos a unamisma temperatura, transmite un movimiento giratorio a la aguja indicadora de la escala graduada indicada en la carátula.

Definición de NMX-CH-70-1993-SCFIInstrumentos de medición – Termómetros bimetálicos de carátula

¿Qué es un termómetro bimetálico?

• Los termómetros bimetálicos utilizan las diferencias de coeficiente de expansión térmica de metales disímiles para proveer una medición del cambio de temperatura y convertir este cambio en un movimiento mecánico, indicándolo sobre una escala graduada (carátula).

• Los termómetros bimetálicos comerciales usualmente utilizan una configuración helicoidal o espiral en el elemento sensor o bimetal.

2.- ¿Cómo trabaja un termómetro bimetálico?

¿Cómo trabaja un termómetro bimetálico?

• La temperatura es medida por medio de un bimetal dentro del vástago. El bimetal consiste de dos cintasde metal unidas, las cuales tienen diferentes coeficientesde expansión térmica.

• La cinta con el coeficiente de expansión mayor seexpandirá más que la otra cinta cuando la temperaturase incremente y causará que el bimetal tienda adesenrollarse en proporción a la temperatura.

¿Cómo trabaja un termómetro bimetálico?

• La posición angular en relación a la temperatura puedeser calibrada de manera que el dispositivo se puedeusar como un termómetro.

• Un extremo del bimetal esta fijo y el otro está unido auna flecha y un puntero que convierte el movimientoangular del bimetal en una lectura sobre la escala.

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¿Cómo trabaja un termómetro bimetálico?

3.- Construcción de untermómetro bimetálico

Construcción de un termómetro bimetálico.-

• Configuración:

- Tamaños de carátula: 2”, 3” y 5”

- Posición del vástago:

- Posterior en 2”, 3” y 5”

- Angulo variable en 3” y 5”

Construcción de un termómetro bimetálico.-

• Caja y bisel:- Construidos en acero inoxidable SAE 304.

- Resistentes a la corrosión de la mayoría de compuestosquímicos.

- Componentes diseñados para cumplir los requerimientosde la industria química, petroquímica y alimenticia.

- Determinan el tamaño del termómetro, 2”, 3” y 5” de diámetro.

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Mirilla:- Cristal con calidad óptica

- Vidrio inastillable

- Vidrio templado

- Acrílico

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Puntero:- Aluminio con acabado negro mate, pintura electrostática.

- Balanceado y ensamblado con precisión a la flecha.

- Transfiere directamente el movimiento del bimetal helicoidal a la escala de temperatura impresa en la carátula.

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Sello hermético:- Ensamble caja bisel con la interferencia precisa.

- Empaque de elastómero que provee sello a prueba defugas y polvo.

- Construcción soldada – componentes unidos a 360° por soldadura TIG (caja, conexión y vástago).

- Prueba de hermeticidad de acuerdo con ASME B40.3 yNMX-CH-70.

• Conexiones roscadas:- Fabricadas en acero inoxidable SAE 303

- Manufacturadas en maquinas de precisión CNC

- Conexión ¼”NPT para 2” y ½”NPT para 3” y 5”

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Tornillo de calibración:- Ajuste externo de la calibración por medio de tornillo.

- Piñon y sello con o-ring para mantener la integridad delsello hermético.

- El piñón esta fabricado con dentado preciso paraengranar con la corona.

- Disponible sólo en 3” y 5”.

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Carátula:- Números y escala con impresión en negro para fácillectura.

- Escala sencilla en °C y dual en °C y °F.

- Las graduaciones para cada rango de temperatura soncalculadas para cada estudio de bimetal.

- En material Aluminio pintado de blanco, resistente a lacorrosión.

Construcción de un termómetro bimetálico.

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Elemento bimetálico:- Bimetal helicoidal altamente -sensible a los cambios detemperatura.

- Fabricado con estrictos controles -metalúrgicos y tolerancias muy cerradas.

- Tratado térmicamente para relevado de esfuerzos.

- Revestido de silicon para minimizar la vibración delpuntero y maximizar la transferencia de calor y eltiempo de respuesta.

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Exactitud:- De acuerdo con ASME B40.3 Grado A, ±1% y NMX-CH-70, ±1% de la escala completa.

- La calibración es rastreable a los estándares del NationalInstitute of Standards and Testing (NIST) y al CentroNacional de Metrología (CENAM).

• Exactitud:- Es la conformidad de la indicación de un instrumentorespecto a su valor verdadero.

- Es la diferencia (error) entre el valor verdadero y laindicación del instrumento y está expresada como unporcentaje del alcance máximo de la escala.

Construcción de un termómetro bimetálico.

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Buje bimetal:- Insertado a presión en la ranura del vástago.

- Centra la flecha y el bimetal en el vástago.

- La flecha de acero inoxidable SAE 304 pasa a través delcentro del buje conectando al elemento bimetal con elpuntero, minimizando el rozamiento de la flecha con lapared del vástago.

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Vástago:- Tubing de acero inoxidable SAE 304, soldado yconformado con tolerancias muy estrictas.

- Diámetro estándar de .250” (6.35 mm).

- Longitudes disponibles desde 2 ½”, 4”, 6”, 9”, 12”, 15”,18” y 24”.

- Soldado y terminado en la punta para un sello herméticoy estético

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Ranura de inmersión:- La ranura alrededor del vástago muestra el punto demínima inmersión en el medio para cada termómetro.

- Para una mejor exactitud en las lecturas, la partesensitiva del vástago debe estar completamentesumergida en el medio a medir.

Construcción de un termómetro bimetálico.

• Rangos de temperatura:

ESCALA SENCILLA ESCALA DUAL°C °F °C

-50 a 50 -5 a 240 -20 a 120-20 a 120

0 a 120 30 a 300 0 a 1500 a 1500 a 2500 a 300

100 a 500

4.- Selección de untermómetro bimetálico

Selección de un termómetro bimetálico.

• Material:- Aplicación: Flujo de proceso continuo, tanque estáticoó laboratorio de pruebas.

- Condiciones ambientales: temperatura ambiente, humedad, atmósfera corrosiva (niebla salina, etc.).

- Condiciones del proceso: Presión, temperatura, viscosidad del medio, flujo y posible vibración.

- Compatibilidad del material con el medio a medir.

- Material de la mirilla.

Selección de un termómetro bimetálico.

• Modelo y tipo:- Tamaño de carátula.

- Localización de la conexión para mejor facilidad delectura cuando el termómetro este instalado en elsistema:

- Posterior - Angulo variable- Inferior - Superior- Lado derecho - Lado izquierdo

- Tipo y tamaño de rosca de la conexión.

Selección de un termómetro bimetálico.

• Vástago:- Diámetro de tubería o profundidad del tanque.

- Longitud de inmersión requerida.

- Longitud del vástago.

- Diámetro del vástago.

Selección de un termómetro bimetálico.

• Rango de temperatura:- Temperatura de operación del proceso. Alta y baja.

- Rango de temperatura requerido. Alto y bajo.

- Posibilidades de sobre-rango. Mínimo y máximo.

- Exactitud requerida.

- Recalibración. Es requerida?

- Escala, °C, °F o dual?

Selección de un termómetro bimetálico.

• Opciones y accesorios:- Termopozo.

- Llenos de líquido.

- Puntero de arrastre.

- Carátulas OEM.

- Roscas especiales o adaptadores.

- Tag de identificación.

5.- Seguridad en el usode termómetros bimetálicos

Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.

- Se recomienda el uso de un termopozo para aplicaciones en fluidos corrosivos, a alta velocidad o a presión.

- El uso de un termopozo permite remover el termómetro para calibración o recambio del instrumento sin detener el proceso.

Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.

- Instale el termómetro en lugares donde se minimice eldaño a personas o instalaciones en caso de una roturadel vástago o termopozo.

- Las cajas pueden ser llenadas con líquido, normalmentesilicón, para amortiguamiento adicional en casos devibración extrema, o para asegurar un desempeñouniforme en aplicaciones de baja temperatura y alto nivel de humedad en el ambiente.

Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.

- Los termómetros llenos de líquido son recomendadospara uso en rangos de temperaturas de proceso de unmínimo de -50°F (-45°C) a un máximo de 500°F (260°C).

- El uso de silicón debe ser evitado en donde se tenganpresentes agentes fuertemente oxidantes, tales comooxígeno, cloro, ácido nítrico y peróxido de hidrógeno.

Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.

- Los termómetros bimetálicos no deben ser expuestoscontinuamente a temperaturas de proceso sobre 800 °F(425 °C) para evitar dañar el elemento bimetal.

- Cuando la escala del instrumento sea hasta de 260 °C(500 °F) o menor, la protección por exceso detemperatura debe ser de 50% de la escala; cuando seamayor de 260 °C (500 °F), la protección debe ser de 10%.

Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.

- Para termómetros de 2 ½” de longitud de vástago:- La tuerca de la conexión deberá estar inmersa o encontacto con el medio de proceso para lecturas másexactas.

- Cuando se usan termopozos con espacio muy limitadose pueden presentar errores en las lecturasdependiendo del proceso y de la temperatura ambiente.

Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.

- Condiciones de operación: Se recomienda que la temperatura en la conexión deltermómetro no exceda de 300 °F (149 °C).

Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.

- Límites de temperatura máxima recomendada paramateriales de mirillas:

- Acrílico: 180 °F (80 °C)Resistencia a químicos buena pero limitado entemperatura máxima.

- Policarbonato: 270 °F (130 °C)Mayor límite de temperatura que el acrílico peropobre resistencia a químicos.

Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.

- Límites de temperatura máxima recomendada paramateriales de mirillas:

- Cristal inastillable: 200 °F (90 °C)Gran resistencia a la corrosión; el plásticolaminado entre las dos piezas de cristal retendrafragmentos en caso de ruptura, pero el laminadocomienza a deteriorarse a los 200 °F.

- Cristal templado:Mejorado para soportar un amplio rango decambios de temperatura. Mas resistente alimpacto que el vidrio regular.

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