tema 7 medidores temperatura presion control grado 2014 2015
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Medidores Temperatura Presion Control Grado 2014 2015TRANSCRIPT
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA
Es una de las variables de proceso más importantes y más difíciles de medir.
Los cinco métodos típicos de medida se basan en:
E ió- Expansión- Estado de agregación- Resistencia eléctrica
P t i l t lé t i- Potencial termoeléctrico- Intensidad de radiación- Frecuencia de resonancia de un cristal
Boltzman: relaciona Ec con temperatura:
kTmv23
21 2
KJk 2310.38,1 (cte de Boltzman)
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA
EscalasFahrenheit 1724C l i 1942 K ºC 273Celsius 1942 K = ºC +273Kelvin 1848 ºF = 1,8ºC+32Ranking 1859 ºR=ºF+459=1,8K
MEDIDORES
1 T ó t d ió (dil t ió )1 Termómetros de expansión: (dilatación)2 Termómetros de bulbo con capilar3 Termómetros de expansión (gases)4 Termómetros bimetálicos4 Termómetros bimetálicos
SENSORES Y SONDAS
1 RTD2 TERMISTORES3 TERMOPARES3 TERMOPARES
PIROMETROS
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Termómetros
Termómetros de Expansión (Dilatación)
Termómetros de Bulbo con Capilar
Efecto expansión - contracción
Hg, alcohol, pentano, tolueno Indicador, registro control
Sólo indicador. Se suelen poner en En válvulas autoreguladorasSó o d cado Se sue e po e etanques de almacenamiento
En válvulas autoreguladoras.De -150 a +600ºC
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Termómetros
Termómetros de Expansión de gases
Reguladores y controladoresBulbo metálico lleno de gas
Un aumento de temperatura provoca expansión de gas y, por tanto aumento de presión
Reguladores y controladores.Bulbo metálico lleno de gas.
presión.
T ó t Bi táliTermómetros Bimetálicos
Dos láminas metálicas con distinto coeficiente de dilatación, unidas, rectas o curvas, espirales o hélices.
La diferencia de temperaturas provoca la expansión o contracción, y el i i t di t t it j i di d
Indicador, registro y control.
movimiento correspondiente se transmite a una aguja indicadora.
d cado , eg st o y co t o
De -150 a +600ºC
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Sensores o Sondas
RTD (Resistance Temperature Detector)
Los termómetros de resistencia sebasan en este principio: al aumentarla temperatura, aumenta la resistenciadel conductor que forma el elementopropio de la resistencia
SONDA El material que forma el conductor secaracteriza por el llamado “coeficiente
Pt: tendencia lineal, más caro.Ni: menos lineal, más barato.
pde temperatura de resistencia ” queexpresa, a una temperaturaespecificada, la variación de resistencia
Precisión: 0 1 0 5 % para Pt
p = 0,5-5 sen ohmios del conductor por cada gradoque cambia su temperatura.
MUY EXACTOSPrecisión: 0,1 – 0,5 % para PtCampo: -100ºC a 600ºC (Pt); -100ºC a 300ºC (Ni)
MUY EXACTOSHasta 850ºC
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Sensores o Sondas
RTD (Resistance Temperature Detector)
La resistencia va unida a un puente de Wheatstone que permite su función
Puente de Wheatstone de tres hilos: el más utilizado. Ventaja: la medida no es
p q pcomo indicador, registro control
afectada por causa de la variación adicional de resistencia propia del puente.
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Sensores o Sondas
Termistores (Thermally Sensitive Resister): Mezcla de metales, semiconductores.
NTC: negative temperature coefficient; si se emplea a temperaturas mayorespierde sus propiedades y R aumenta.
Sensibilidad: 10 Ohmnios/ºC
Campo: 40ºC a 100ºC ó 150ºC 0 5 10 Campo: -40ºC a 100ºC ó 150ºC.p = 0,5-10 s
Utiles en circuitos de compensación.
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Sensores o Sondas
TERMOPARES
Dos materiales unidos por los extremos se mide la diferencia de potencial p pentre ambos cuando están a distinta temperatura
Termopar 1-6C
mVº100
Tres tipos de termopares según la soldadura:
-Soldadura interior: dentro de la funda metálica. p-Soldadura con toma de tierra justo en la funda.S ld d t i -Soldadura exterior p
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Sensores o Sondas
TERMOPARES
Miden mv. Se emplean transductores ytransmisores para el autoequilibrado.
Niquel
Platino
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Sensores o Sondas
TERMOPARES
Termopares comerciales
Pueden emplearse como indicadores y registradores y pueden estarconectados varios a un aparato o cada uno a uno (poco frecuente).Suele ir siempre a panel. Muy rápidos, exactos y resistentes.
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Sensores o Sondas
TERMOPARES
Intervalo de temperatura
Hierro constantan 0 – 1100
temperatura
Cromel alumel 0 – 1400
Pt – PtRh 13% 0 – 1700
Pt – MTRH 10% 0 - 1760
Normas ISA (Instrument Society of America)
M á id t i t tMuy rápidos, exactos, resistentes.
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Sensores o Sondas
TERMOPARES: tipos, campo y tolerancia
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA
PIROMETROS DE RADIACION
Los pirómetros de radiación miden la temperatura de un objeto sin contactofísico con él. Se fundan en la ley de Stefan-Boltzmanm que dice que laintensidad de energía radiante emitida por la superficie de un cuerpoaumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperaturaabsoluta del cuerpo, es decir, W = K T4
Pirómetros ópticos: 0,45 micras para el color violeta hasta para 0,75 micraspara el rojo
Pirómetros de radiación total :0,1 micras para la radiación ultravioleta hasta 12 micras para las radiaciones infrarrojasinfrarrojas
TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA
PIROMETROS OPTICOS
Para medida de temperatura a distancia (sin contacto físico)
Se mide la radiación térmica (I.R.) emitida por el cuerpo. Se recoge por célulasFotoeléctricas sensibles a infrarrojos que producen corriente eléctricaproporcional a la radiaciónproporcional a la radiación.
Células de sulfuro de Cadmio (SCd) 100º - 2400ºCCélulas de sulfuro de Plomo (SPb) 800º - 3500ºCCélulas de sulfuro de Plomo (SPb) 800 3500 COtros tipos más modernos -40ºC – 3000ºC
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
Protección del personalProtección de equiposEspecificación de condición experimental del proceso
Mercado: 20% corresponde a medidores de presión
E l l t d did d ió illEn general, los aparatos de medida de presión son sencillos:
- Aparatos secos – elásticosAparatos con carga de líquidos (agua mercurio glicerina aceites)- Aparatos con carga de líquidos (agua, mercurio, glicerina, aceites).
- Aparatos con elementos electrónicos (electromecánicos)
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
Tipos de presiones: Unidades:
AbsolutaManométricaDiferencialV í
SI: Pascal = N/m2Atm = 760 mmHg1 mmHg = 1 Torr1 t té i 1 k / 2 735 5 H (k kil di )Vacío 1 atm técnica = 1 kp/cm2 = 735,5 mmHg (kp = kilopondio)1 bar = 100000 Pa1 atm absoluta = 750 mmHg1 cm H2O 100 Pa1 cm H2O = 100 Papsi
Clasificación:
1. Manómetros de columna de líquido
Clasificación:
2 S M á i d P ió2. Sensores Mecánicos de Presión
3. Sensores Electromecánicos de Presión
4. Transductores para medida de vacío
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
TIPOS DE MEDIDORES
1. Manómetros de columna de líquido
1.1 De tubo en U con rama cerrada 1 2 De tubo en U con ramas abiertas1.2 De tubo en U con ramas abiertas
Miden presión absoluta Sobrepresión atmosférica, manométrica y diferencial
MEDIDA DIRECTA DE PRESIONES
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
TIPOS DE MEDIDORESTIPOS DE MEDIDORES
1.3 De una rama1.4 De tubo inclinado
A1/A2
Si (A1/A2)<<1/1000, gran exactitudSi (A1/A2)<<1/1000, gran exactitud
Medir presiones muy
2. Sensores Mecánicos de Presión
p ypequeñas.
Tienen su fundamento en ley de Hooke: deformación proporcional al esfuerzo aplicado
2.1 Tubos Bourdon
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
TIPOS DE MEDIDORES
2.1 Tubos Bourdon
2 1 2 Espiral2 1 1 Tipo C 2 1 3 Hélice2.1.2 Espiral2.1.1 Tipo C 2.1.3 Hélice
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
2.2 Diafragmas o Cápsulas
Disco metálico flexible. Convierte presión en desplazamiento
Varios tipos:PlanosOnduladosOnduladosCápsulas simplesCápsulas múltiples
Ejemplo de cápsulas múltiples
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
2.3 Fuelles
Similares a diafragmas. Presión produce desplazamiento
Ejemplo de doble fuelle (con relleno de líquido)
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
3. Sensores Electromecánicos de Presión
3.1 Transductores capacitivos:
Miden la variación de capacidad (condensador eléctrico) de un fluido contenido entre dos membranas separadoras
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
3. Sensores Electromecánicos de Presión
3.2 Transductores de galgas extensiométricas:
Miden la variación de resistencia eléctrica de una galga
3 3 Transductores piezoeléctricos:3.3 Transductores piezoeléctricos:
Miden el voltaje creado al deformar ciertos cristales (cuarzo, TiBa)
3.4 Transductores inductivos
Miden la tensión en bobinas al variar un núcleo móvil
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
3.4 Transductores inductivos
Miden la tensión en bobinas al variar un núcleo móvil
3 5 T d t d i d t3.5 Transductores de semiconductor
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
ESPECIFICACIONESESPECIFICACIONES
TIPO CAMPO (kg/cm2 ó at) PRECISION (en % RangoTIPO CAMPO (kg/cm2 ó at) PRECISION (en % Rangospan)
Bourdon C 0 -1 0,1 – 5 %
Espiral 0 - 1400 0,1 – 5 %
Helice 0 - 7000 0,1 – 5 %
Diafragmas 0 - 70 0,5 – 1 %
Capsulas 0 - 70 0,1 – 5 %
Fuelles 1 - 140 0,1 – 5 %
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
Criterios de selección:Tipo de fluidoTipo de fluidoResistencia Química (corrosión)Campo de presión a medirPrecisión requerida repetitividad etcPrecisión requerida, repetitividad, etc.Precio / mantenimiento / calibración
4. Transductores para medida de vacío : (P < 1 atm)
4.1 Manómetros de diafragma (capacitivos) de 1 atm a 10-4 mbar (bajo vacíoa alto vacío))
4.2 Manómetros de conductividad: miden la temperatura por transferencia de calor entre una zona caliente y otra fría de un recintoentre una zona caliente y otra fría de un recinto.
TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION
4.2.1 Tipo Pirani: termoresistencia.
4.2.2 Tipo termopar: termopar
4.3 Barómetro de ionización
4.4 Para ultravacío y alto vacío
OTRAS APLICACIONES DE LA MEDIDA DE LA PRESIÓN:Medida de nivel: de tanques , depósitos. Se basan en medir presión estática (hidroestática)