temperatura 2009

REALIZADO POR:

ING. BELÍN MOGOLLÓNING. MARÍA C. MACÍAS

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD DEL ZULIA

DIVISIÓN DE POST - GRADOMAESTRÍA GERENCIA DE MANTENIMIENTO

MARACAIBO, JULIO DE 2009.

CONCEPTOS BÁSICOS CONCEPTOS BÁSICOS DE MEDICIÓN DE TEMPERATURADE MEDICIÓN DE TEMPERATURA

Medición de Temperatura

La temperatura es una de las variables de mayor importancia en los procesos industriales, por medio de ella se dan numerosos procesos químicos en los que predomina la energía calorífica como agente catalizador, o simplemente como agente modificador de algunas propiedades físicas de gases y líquidos.

La temperatura es la cantidad de calor expresada en grados que contiene un cuerpo, siendo el calor una de las formas de presentarse la energía.

TEMPERATURA


ESCALAS DE TEMPERATURALa 7ª Conferencia General de Pesas y Medidas

adoptó una escala internacional de temperaturas. Su objetivo era proporcionar una escala práctica que fuera fácil y exactamente reproducible, y que ofreciese con la máxima aproximación las temperaturas termodinámicas.


Cero Absoluto

Punto de Fusión H2O

Punto de Ebullición H2O

Escala

0º 273,16º 373,16º Kelvin (ºK)

-273,16º 0º 100º Celcius (ºC)

-459,9º 32º 212º Fahrenheit (ºF)

0º 491,69º 671,9º Rankine (ºR)

INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA


Entre los sensores mas empleados en la Industria se pueden mencionar los siguientes:

Termómetros de vidrio.

Termómetros Bimetálicos

Termómetro de Sistemas llenos (líquido, gas,

Vapor)

Termopares

Termómetros de resistencia

Termistores

Pirómetros de radiación

TERMÓMETROS DE VIDRIO


TERMÓMETRO BIMETÁLICO

Son los instrumentos de medición de temperatura, más utilizados debido a su bajo costo y buen grado de precisión.

Esta conformado por el elemento bimetálico, un eje, un cojinete, el puntero, la escala y la cubierta de protección. El elemento bimetálico puede ser recto, curvo, en forma helicoidal o en espiral.


Termómetro Bimetálico de Hélice

Elementos de un Termómetro Bimetálico


Eje de Rotación

Extremo libre unido al eje de rotación

Extremo Fijo

Bulbo

Este tipo de termómetros tiene pocas partes móviles y no existen mecanismos con engranajes que exijan mantenimiento.

La precisión del

instrumento es de ± 1% y rango de

– 200 a + 500º C.

TERMÓMETROS DE SISTEMAS LLENOS.

Se utilizan cuando se quiere indicar el valor de la temperatura a cierta distancia del punto donde se encuentra el elemento de medición. El sistema generalmente está formado por un elemento sensible a los cambios de temperatura (bulbo), un elemento sensible a los cambios de presión o volumen (Bourdon, fuelle, diafragma), un medio para conectar estos elementos (tubo capilar) y un mecanismo para indicar, registrar o transmitir la señal relacionada con la temperatura.


•Sistema Clase I (bulbo lleno de líquido, excluyendo el mercurio).•Sistema Clase II ( bulbo lleno de vapor).•Sistema Clase III ( bulbo lleno de gas)•Sistema Clase IV (bulbo lleno de mercurio).


Burdón

Bulbo Tupo Capilar


Termómetros Tipo

Bulbo Clase 1-ATubo capilar

largo

Termómetros Tipo Bulbo Clase

1-BTubo capilar menor a 5m

• Sistemas Clase I : Operan bajo el principio de expansión volumétrica del liquido con la temperatura y dan una respuesta aproximadamente lineal frente a los cambios en la misma. El rango de medición oscila entre –75°C y 650 °C. Cuando la longitud del capilar excede los 6 u 8 metros se requiere un sistema de compensación.

•Mercurio•Éter•Xileno

Sistema Clase II (bulbo lleno de vapor): Operan bajo el principio de cambio en la presión del vapor de un liquido volátil con la temperatura. La relación de variación de la presión del vapor con la temperatura no es lineal y depende del fluido utilizado. Estos sistemas a su vez se subclasifican de la siguiente manera:Clase IIA: Están diseñados para operar con la temperatura medida superior a la del resto del sistema térmico.Clase IIB: Están diseñados para operar con la temperatura medida menor que la del resto del sistema térmico.Clase IIC: Están diseñados para operar a una temperatura mayor o menor que la del resto del sistema térmico. Es una combinación de los sistemas IIA y IIB. Clase IID: Están diseñados para operar a una temperatura mayor, menor o igual a la del resto del sistema térmico.


Sistema Térmico Clase II-ASistema Térmico Clase II-A Sistema Térmico Clase II-BSistema Térmico Clase II-B

Sistema Térmico Clase II-CSistema Térmico Clase II-C Sistema Térmico Clase II-DSistema Térmico Clase II-D


T medida superior a la del ambiente

T medida menor a la del ambiente

• Sistema Clase III (bulbo lleno de gas): Operan bajo el principio del cambio en la presión del gas con la temperatura. Tienen una relación lineal. El rango de medición depende del gas utilizado y va desde –270°C hasta +760°C.

Generalmente se emplea como gas el nitrógeno y su campo de medición en este caso es de -140º a 450ºC. Los tubos pueden tener una longitud de hasta 60 m.



Sistemas Clase IV: Son similares a los actuados por líquido

Termómetro de Mercurio de Acero

TERMOPARES Ó TERMOCUPLAS

Son los medidores más importantes y los más utilizados debido a su buen rendimiento al usarse tanto para temperaturas bajas como altas. Se utilizan cuando se necesita enviar la información de la medida a sitios remotos.


SELECCIÓN DE TERMOPARESSELECCIÓN DE TERMOPARES

Usualmente los termopares son utilizados según sus características de la siguiente manera:- Termopar tipo E (cromel – constatán): Puede usarse en vacío o en una atmosfera inerte o medianamente oxidante o reductora. Este termopar posee la f.e.m. más alta por variación de temperatura, y puede usarse para temperaturas de -200ºC a 900ºC.

-Termopar tipo T (cobre-constatán): tiene una elevada resistencia a la corrosión por humedad atmosférica o condensación y puede utilizarse en atmósferas oxidantes. Están restringidos a bajas temperaturas. Se prefiere generalmente para las medidas de temperatura entre -200 a 260 ºC.


SELECCIÓN DE TERMOPARESSELECCIÓN DE TERMOPARES

Usualmente los termopares son utilizados según sus características de la siguiente manera:

-Termopar tipo J (hierro-constatán): es adecuado para atmósferas con escaso oxigeno libre. La oxidación del hilo de hierro aumenta rápidamente por encima de 550 ºC, siendo necesario un mayor diámetro del hilo hasta una temperatura limite de 750 ºC.

-Termopar tipo K (cromel-alumel): se recomienda en atmósferas de oxidantes y a temperaturas de trabajo entre 50 y 1500 ºC. No debe ser utilizado en atmósferas reductoras ni sulfurosas a menos que este protegido con un tubo de protección.


-Termopares tipo R, S, Pt-Pt :-Termopares tipo R, S, Pt-Pt : se emplean en atmósferas se emplean en atmósferas

oxidantes y temperaturas de trabajo hasta 1500 ºC. Si la oxidantes y temperaturas de trabajo hasta 1500 ºC. Si la

atmósfera no es oxidante, el termopar debe protegerse con un atmósfera no es oxidante, el termopar debe protegerse con un

tubo cerámico.tubo cerámico.

Otro termopar estudiado recientemente para aplicaciones a altas Otro termopar estudiado recientemente para aplicaciones a altas

temperaturas es el de rodio-iridio para ser utilizado a temperaturas es el de rodio-iridio para ser utilizado a

temperaturas de 300 ºF en el vacío, en atmósferas inertes y temperaturas de 300 ºF en el vacío, en atmósferas inertes y

particularmente en atmósferas oxidantes.particularmente en atmósferas oxidantes.



Tipo de Termopar

Intervalo de medición

Limite de error Aplicación

E: Cromel-Constatán

-40º a 800ºC-40º a 900ºC-200º a 40ºC

±1.5ºC ó ±0.4%±2.5ºC ó ±0.75%±2.5ºC ó ±1.5%

Indicación y control de temperatura en los hornos industriales.

T: cobre- constatán

-40ºC a 350ºC-40ºC a 350ºC-200ºC a 40ºC

±0.5ºC ±0.4%±1ºC ó 0.75%±1ºC ó 1.5%

Indicación y control de temperatura en las estufas industriales.

J: Hierro- constatán

-40ºC a 750ºC -40ºC a 750ºC

±1.5ºC ó 0.4%±2.5ºC ó 0.75%


K: Cromel-alumel.

-40ºC a 1000ºC-40ºC a 1200ºC-200ºC a 40ºC

±1.5ºC ó 0.4%±2.5ºC ó 0.75%±2.5ºC ó ±1.5%


R:Platino-Platino.RodioS: Platino- Platino Rodio

0ºC a 1600ºC

0ºC a 1600ºC

±1ºC

±1.5ºC ó ±0.25%

Cuando se requiere de gran exactitud a altas temperaturas se usan como patrones de calibración.

CLASIFICACIÓN DE LOS TERMOPARES ES SEGÚN EL TIPO DE JUNTA

La junta de un termopar pude ser expuesta, sin aterrar, y La junta de un termopar pude ser expuesta, sin aterrar, y aterrada. aterrada.

•Junta Expuesta: Un termopar con junta expuesta es Un termopar con junta expuesta es aquel en el cual la junta de medición está expuesta al medio aquel en el cual la junta de medición está expuesta al medio cuya temperatura se quiere medir Es tipo de junta es cuya temperatura se quiere medir Es tipo de junta es recomendable para medir temperatura de gases no recomendable para medir temperatura de gases no corrosivos, donde se quiere una respuesta rápida. corrosivos, donde se quiere una respuesta rápida. La junta se extiende fuera de la protección metálica para La junta se extiende fuera de la protección metálica para dar una respuesta rápida. La protección metálica se sella en dar una respuesta rápida. La protección metálica se sella en el punto donde se extiende la junta, para evitar la el punto donde se extiende la junta, para evitar la penetración de humedad o gas que puedan producir error.penetración de humedad o gas que puedan producir error.


•Junta sin Aterrar: Un termopar con junta sin aterrar es aquella en la cual la junta de medición está aislada eléctricamente de la protección metálica. Esto es recomendable cundo se mide temperatura en área donde existe ruido eléctrico. El protector metálico debe estar aterrado eléctricamente.



•Junta Aterrada: La junta aterrada combina las ventajas de La junta aterrada combina las ventajas de un tiempo de respuesta excelente con la protección que le un tiempo de respuesta excelente con la protección que le brinda un protector sellado. Este tipo de junta se brinda un protector sellado. Este tipo de junta se recomienda para medición de temperatura de gases y recomienda para medición de temperatura de gases y líquidos, y para aplicaciones de alta presión. líquidos, y para aplicaciones de alta presión. La junta de un termopar aterrada está soldada al protector metálico, permitiendo una respuesta más rápida que en el caso de la junta sin aterrar.

MATENIMIENTO Y OPERACIÓN

El deterioro de los termopares a altas temperaturas no se pude evitar, mientras mayores sean las temperaturas y más desfavorables las condiciones de operación, más rápido será el deterioro. El daño causado por los gases oxidantes o reductores al alambre ocasiona la caída de la fuerza electromotriz, resultando una lectura errónea del instrumento.

Por esos es recomendable revisar frecuentemente los termopares, sobre todo si se desea obtener una medición exacta. Normalmente se usan los termopares del tipo “K” en una atmósfera oxidante y los del tipo “J” en una atmósfera reductora.


TERMÓMETROS DE RESISTENCIA (RTD)

Los detectores de temperatura basados en la variación de Los detectores de temperatura basados en la variación de una resistencia eléctrica se suelen designar con sus siglas una resistencia eléctrica se suelen designar con sus siglas inglesas RTD. inglesas RTD.

El símbolo general para estos dispositivos es el de la figura; El símbolo general para estos dispositivos es el de la figura; la línea recta en diagonal sobre el resistor indica que varía la línea recta en diagonal sobre el resistor indica que varía de forma intrínseca lineal, y la anotación junto a dicha línea de forma intrínseca lineal, y la anotación junto a dicha línea denota que la variación es debida a la temperatura y tiene denota que la variación es debida a la temperatura y tiene coeficiente positivo. coeficiente positivo.


La medida de temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las características de resistencia en función de la temperatura que son propias del elemento de detección. El elemento consiste usualmente en un arrollamiento de hilo muy fino del conductor adecuado bobinado entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o de cerámica.

El material que forma el conductor se caracteriza por el llamado “coeficiente de temperatura de resistencia” que expresa a una temperatura especificada, la variación de la resistencia en ohmios del conductor por cada grado que cambia su temperatura.


La magnitud de este cambio frente a 1º C de cambio en la La magnitud de este cambio frente a 1º C de cambio en la temperatura se conoce como el “coeficiente de resistencia temperatura se conoce como el “coeficiente de resistencia de temperatura” (de temperatura” (). Para la mayoría de los metales puros, ). Para la mayoría de los metales puros, este coeficiente es constante dentro de un rango de este coeficiente es constante dentro de un rango de temperatura.temperatura.

Los materiales que se usan normalmente en las sondas de Los materiales que se usan normalmente en las sondas de resistencia son el platino, níquel y el cobre.resistencia son el platino, níquel y el cobre.


TERMISTORESTERMISTORES

SoSon semiconductores electrónicos con un coeficiente de n semiconductores electrónicos con un coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor elevado, por temperatura de resistencia negativo de valor elevado, por lo que presentan unas variaciones rápidas y lo que presentan unas variaciones rápidas y extremadamente grandes para los cambios relativamente extremadamente grandes para los cambios relativamente pequeños en la temperatura. Los termistores se fabrican pequeños en la temperatura. Los termistores se fabrican con óxidos de níquel, manganeso, hierro, cobalto, cobre, con óxidos de níquel, manganeso, hierro, cobalto, cobre, magnesio, titanio y otros metales.magnesio, titanio y otros metales.

Los termistores son otro tipo de termómetros de Los termistores son otro tipo de termómetros de resistencia formados por sustancias semiconductoras cuya resistencia formados por sustancias semiconductoras cuya conductividad eléctrica varía con la temperatura.conductividad eléctrica varía con la temperatura.


- - Termistores NTC y PTC (Termómetros de Termistores NTC y PTC (Termómetros de Resistencia de Silicio)Resistencia de Silicio)

Son resistores variables con la temperatura, pero no Son resistores variables con la temperatura, pero no están basados en conductores como las RTD, sino en están basados en conductores como las RTD, sino en semiconductores. Si su coeficiente de temperatura es semiconductores. Si su coeficiente de temperatura es negativo NTC, mientras si es positivo se denominan PTC.negativo NTC, mientras si es positivo se denominan PTC.

Símbolos de Termistores PTC y NTCSímbolos de Termistores PTC y NTC


Los termistores por su alta sensibilidad permiten obtener Los termistores por su alta sensibilidad permiten obtener una alta resolución de medida de temperatura. una alta resolución de medida de temperatura.

Dada su alta resistividad, pueden tener una masa muy Dada su alta resistividad, pueden tener una masa muy pequeña, lo que les confiere una velocidad de respuesta pequeña, lo que les confiere una velocidad de respuesta rápida y permite emplear hilos largos para su conexión, rápida y permite emplear hilos largos para su conexión, aunque estos vayan a estar sometidos a cambios de aunque estos vayan a estar sometidos a cambios de temperatura, porque ellos tienen mayor resistencia y temperatura, porque ellos tienen mayor resistencia y coeficiente de temperatura. El costo es muy bajo.coeficiente de temperatura. El costo es muy bajo.


APLICACIÓN DE LOS TERMISTORESAPLICACIÓN DE LOS TERMISTORES

Las aplicaciones de los termistores pueden dividirse entre Las aplicaciones de los termistores pueden dividirse entre las que están basadas en un calentamiento externo del las que están basadas en un calentamiento externo del termistor y las que se basan en un calentamiento termistor y las que se basan en un calentamiento mediante el propio circuito de medida.mediante el propio circuito de medida.

Están entre estas últimas las medidas de caudal, nivel y Están entre estas últimas las medidas de caudal, nivel y vacío y el análisis de composición de gases, todos ellos vacío y el análisis de composición de gases, todos ellos son casos donde varia la conductividad térmica del medio son casos donde varia la conductividad térmica del medio alrededor del termistor y también el control automático alrededor del termistor y también el control automático del volumen y potencia, la creación de retardos de del volumen y potencia, la creación de retardos de tiempo y la suspensión de transitorios.tiempo y la suspensión de transitorios.


Un ejemplo de la aplicación de los termistores se da en el Un ejemplo de la aplicación de los termistores se da en el área medica, donde la resistencia del termistor colocada área medica, donde la resistencia del termistor colocada sobre el abdomen de un niño varia rápidamente con la sobre el abdomen de un niño varia rápidamente con la temperatura.temperatura.

Esto suministra información a un circuito eléctrico que Esto suministra información a un circuito eléctrico que controla la temperatura de la incubadora, compensando así controla la temperatura de la incubadora, compensando así el irregular sistema de control de la temperatura del niño.el irregular sistema de control de la temperatura del niño.


TERMOPAR RTD TERMISTOR

VENTAJAS

SIMPLEROBUSTAECONÓMICA DIFERENTES FORMASRANGOS AMPLIOS DE TEMPERATURANO REQUIERE FUENTE DE PODER

MAS ESTABLE MAS EXACTAMAS LINEAL QUE LAS TERMOCUPLAS

SEÑAL DE SALIDA ALTARÁPIDO MEDICIÓN DOS HILOS

DESVENTAJAS

NO LINEALBAJO VOLTAJEREQUIERE REFERENCIAMENOS ESTABLEMENOS SENSIBLE

COSTOSALENTAREQUIERE FUENTE DE PODERPOCA VARIACIÓN EN LA RESISTENCIARESISTECIA ABSOLUTA BAJAAUTO CALENTAMIENTO

NO LINEALTEMPERATURA LIMITADAFRÁGILREQUIERE FUENTE DE PODERAUTO CALENTEMIENTO

Características de Termopares, RTD y Termistores


PIROMETROSPIROMETROS

Los pirómetros de radiación se fundan en la ley de Stefan Los pirómetros de radiación se fundan en la ley de Stefan – Boltzmann, que dice que la intensidad de energía – Boltzmann, que dice que la intensidad de energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo aumenta radiante emitida por la superficie de un cuerpo aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo, es decir;absoluta del cuerpo, es decir;W = KTW = KT44. . Donde:Donde:W: (potencia emitida) es el flujo radiante por unidad de W: (potencia emitida) es el flujo radiante por unidad de área, área, K: es la constante de Stefan - Boltzman (cuyo valor es K: es la constante de Stefan - Boltzman (cuyo valor es 5.675.67 10-8 W / m 10-8 W / m22.K.K44) ) T: es la temperatura en Kelvin T: es la temperatura en Kelvin


Puede observarse que la radiación visible ocupa un Puede observarse que la radiación visible ocupa un intervalo entre la longitud de onda de 0,45 micras para el intervalo entre la longitud de onda de 0,45 micras para el valor violeta hasta 0,70 micras para el rojo.valor violeta hasta 0,70 micras para el rojo.Desde el punto de vista de medición de temperaturas Desde el punto de vista de medición de temperaturas industriales, las longitudes de onda térmica abarcan desde industriales, las longitudes de onda térmica abarcan desde 0,1 micras para las radiaciones ultravioletas, hasta 12 0,1 micras para las radiaciones ultravioletas, hasta 12 micras para las radiaciones infrarrojas. micras para las radiaciones infrarrojas.


PIRÓMETROS ÓPTICOSPIRÓMETROS ÓPTICOS

Son instrumentos en los cuales la brillantez de un objeto Son instrumentos en los cuales la brillantez de un objeto es comparada visualmente por el operador con una es comparada visualmente por el operador con una fuente patrón brillante. Con termopares, la máxima fuente patrón brillante. Con termopares, la máxima temperatura posible de medir es de aproximadamente temperatura posible de medir es de aproximadamente 3000º F. Los pirómetros ópticos son los medios 3000º F. Los pirómetros ópticos son los medios utilizados con éxito para la medición de temperaturas utilizados con éxito para la medición de temperaturas mayores a la mencionada. mayores a la mencionada.

Los pirómetros ópticos manuales se basan en la Los pirómetros ópticos manuales se basan en la desaparición del filamento de una lámpara al compararlo desaparición del filamento de una lámpara al compararlo visualmente con la imagen del objeto enfocado. Pueden visualmente con la imagen del objeto enfocado. Pueden ser de dos tipos: ser de dos tipos:

a)a) De corriente variable en la lámpara De corriente variable en la lámpara b)b) De corriente constante en la lámpara con variación del De corriente constante en la lámpara con variación del

brillo de la imagen de la fuentebrillo de la imagen de la fuente..


Los pirómetros ópticos tienen, varias ventajas a altas Los pirómetros ópticos tienen, varias ventajas a altas temperaturas, algunas de ellas son:temperaturas, algunas de ellas son:

a. a. NoNo se requiere contacto directo con el objeto al que se requiere contacto directo con el objeto al que se va a medir la temperatura, sino de tenerlo a la se va a medir la temperatura, sino de tenerlo a la vista.vista.

b. b. LasLas mediciones de temperatura son prácticamente mediciones de temperatura son prácticamente independientes de la distancia entre el operador y el independientes de la distancia entre el operador y el cuerpo caliente.cuerpo caliente.

c. c. ElEl instrumento puede ser usado para medir instrumento puede ser usado para medir temperaturas hasta 5000º F.temperaturas hasta 5000º F.


Se ha reconocido hace mucho tiempo que, al Se ha reconocido hace mucho tiempo que, al trabajar los metales, el color de los mismos, trabajar los metales, el color de los mismos, cambian al ser calentados.cambian al ser calentados.

Conociendo esta propiedad y juzgando con Conociendo esta propiedad y juzgando con exactitud esta coloración mediante exactitud esta coloración mediante experimentación, se han podido calentar los metales experimentación, se han podido calentar los metales hasta temperaturas deseadas sin recurrir a aparatos hasta temperaturas deseadas sin recurrir a aparatos adicionales de medición. adicionales de medición.

Aun cuando, la apreciación individual de colores Aun cuando, la apreciación individual de colores varía algo entre personas.varía algo entre personas.


COLORACIÓN TEMPERATURA

º C ºF

Mínimo rojo visible

470 878

Rojo Mate 600 1112

Rojo Cereza 700 1292

Rojo Claro 850 1562

Amarillo 1000 1832

Blanco 1150 2102

Relación Aproximada entre la Coloración y la Temperatura.


Pirómetro Óptico


PIRÓMETRO INFRARROJO

El pirómetro de infrarrojos capta la radiación espectral del infrarrojo, invisible al ojo humano, y puede medir temperaturas menores de 700 ºC, supliendo al pirómetro óptico que solo puede trabajar eficazmente a temperaturas superiores a 700 ºC, donde la radiación visible emitida es significativa.


En la figura siguiente se puede observar un esquema En la figura siguiente se puede observar un esquema del pirómetro de infrarrojos. La lente filtra la radiación del pirómetro de infrarrojos. La lente filtra la radiación infrarroja emitida por el área del objeto examinado y lo infrarroja emitida por el área del objeto examinado y lo concentra en un sensor de temperatura (termopar o concentra en un sensor de temperatura (termopar o termistor). La distancia focal de la lente varia entre 500 termistor). La distancia focal de la lente varia entre 500 y 1500 mm. y 1500 mm.

Análogamente al pirómetro óptico, debe considerarse el Análogamente al pirómetro óptico, debe considerarse el coeficiente de emisión del cuerpo. El aparato dispone de coeficiente de emisión del cuerpo. El aparato dispone de un compensador de emisividad que permite corregir la un compensador de emisividad que permite corregir la temperatura leída, no solo para la perdida de radiación temperatura leída, no solo para la perdida de radiación en cuerpos con emisividad menor que 1, sino también en cuerpos con emisividad menor que 1, sino también cuando hay vapores, gases, humo o materiales cuando hay vapores, gases, humo o materiales transparentes que se interponen en el camino de la transparentes que se interponen en el camino de la radiación. La precisión es de 0.3%.radiación. La precisión es de 0.3%.


Pirómetro de Infrarrojos


PIRÓMETRO FOTOELÉCTRICO

El pirómetro fotoeléctrico, al tener un detector fotoeléctrico, es mucho más rápido que los sensores térmicos, pero deben mantenerse refrigerados a muy baja temperatura mediante nitrógeno líquido para reducir el nivel de ruido eléctrico. La señal de salida depende de la temperatura instantánea del volumen del detector, por lo que evita los retardos inherentes al aumento de la temperatura de la masa del detector que existen en los otros modelos de pirómetros.

El detector genera una tensión proporcional al cubo de la temperatura. En la figura se puede preciar las curvas de sensibilidad espectral de cuatro detectores fotoeléctricos.

PIRÓMETRO DE RADIACIÓN TOTAL

Son aquellos instrumentos que miden el régimen de Son aquellos instrumentos que miden el régimen de emisión de energía por unidad de área. Fueron emisión de energía por unidad de área. Fueron desarrollados como un medio para registrar desarrollados como un medio para registrar temperaturas y como dispositivos de control temperaturas y como dispositivos de control automático. Estos pirómetros no tan exactos como los automático. Estos pirómetros no tan exactos como los ópticos, pero se usan en una amplia gama desde 200º F.ópticos, pero se usan en una amplia gama desde 200º F.

Los pirómetros de radiación total se basan en el Los pirómetros de radiación total se basan en el principio de que dicha radiación, visible e invisible, principio de que dicha radiación, visible e invisible, transmitida entre dos objetos, es proporcional a la transmitida entre dos objetos, es proporcional a la cuarta potencia de sus temperaturas absolutas. Esta cuarta potencia de sus temperaturas absolutas. Esta ley o principio asume que los dos objetos son “cuerpos ley o principio asume que los dos objetos son “cuerpos negros”, lo que simplemente significa que son perfectos negros”, lo que simplemente significa que son perfectos absorbentes o perfectos irradiadores. absorbentes o perfectos irradiadores.


Aplicaciones Industriales de los Pirómetros de Radiación.


TERMOPOZOS

Son dispositivos que permiten al elemento sensor de temperatura (bulbo), (RTD), (termopar) y (bimetálico), sea instalado o retirado del proceso sin necesidad de interrumpirlo. Están conformados por un tubo sellado en un extremo y que en el otro presentan dos roscas, una externa para ser acoplado al proceso y otra interna para fijar el elemento sensor.


Tipos de Termopozos

CRITERIOS QUE SE DEBEN TOMAR PARA LA ELECCION DEL TERMOPOZO

• Que sea resistente a la temperatura. • Acción de gases oxidantes y reductores. • Que contengan una conductividad térmica muy alta

para hacer una transferencia de energía rápida. • Resistente a los cambios bruscos de temperatura. • Resistente a los esfuerzos mecánicos. • Resistente a la corrosión de vapores ácidos.

MANTENIMIENTO DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA.

El mantenimiento de los instrumentos de medición de temperatura se encuentra limitado, dependiendo la posibilidad de su aplicación o no, de la configuración física del mismo en base al principio que lo rige, factor determinante en su fabricación.

Lo anteriormente descrito es un factor decisivo, ya que un termómetro de vidrio con mercurio, no puede recibir mantenimiento alguno, si no más bien reemplazo. De igual modo, existen diversos dispositivos de medición de temperatura que son sellados y no permiten su mantenibilidad, o bien poseen un período de vida útil limitado, de tal forma que su deterioro conlleva a su reemplazo inmediato; o bien por que su mantenimiento tal vez no se justifique por su bajo costo, como sería el caso de un termistor.


Pero no todos los instrumentos de medición de Pero no todos los instrumentos de medición de temperatura no atienden a este hecho, existen algunos temperatura no atienden a este hecho, existen algunos de ellos que contemplan el reemplazo de algunos de sus de ellos que contemplan el reemplazo de algunos de sus componentes cuando los mismos presentan deterioro, componentes cuando los mismos presentan deterioro, como es el caso de los pirómetros ópticos.como es el caso de los pirómetros ópticos.

El período de mantenimiento de aquellos instrumentos El período de mantenimiento de aquellos instrumentos concebidos con tal ventaja, no depende del concebidos con tal ventaja, no depende del instrumento, si no tanto del proceso en cuestión en el instrumento, si no tanto del proceso en cuestión en el que se encuentre involucrado, como de los períodos de que se encuentre involucrado, como de los períodos de mantenimientos planificados para las instalaciones en mantenimientos planificados para las instalaciones en las que encuentren, por ejemplo un paro de planta. las que encuentren, por ejemplo un paro de planta.


La manera de determinar si un determinado La manera de determinar si un determinado instrumento, se encuentra en buenas condiciones o si instrumento, se encuentra en buenas condiciones o si requiere de su reemplazo total o de algunos de sus requiere de su reemplazo total o de algunos de sus componentes (de ser factible), es bien sea llevando el componentes (de ser factible), es bien sea llevando el mismo físicamente al laboratorio o taller de mismo físicamente al laboratorio o taller de mantenimiento de instrumentos, o extrayéndolo en mantenimiento de instrumentos, o extrayéndolo en campo, y posteriormente realizarle una limpieza campo, y posteriormente realizarle una limpieza general, para luego simular la entrada de temperatura general, para luego simular la entrada de temperatura en un instrumento portátil (puede ser fijo en un en un instrumento portátil (puede ser fijo en un laboratorio) conocido como simulador/calibrador, el laboratorio) conocido como simulador/calibrador, el cual dará una entrada de temperatura, pudiéndose cual dará una entrada de temperatura, pudiéndose establecer una comparación de la entrada de la establecer una comparación de la entrada de la variable medida con el valor o rango deseado.variable medida con el valor o rango deseado.

Logrando así establecer si dicho instrumento se Logrando así establecer si dicho instrumento se encuentra descalibrado o fuera de su rango de trabajo.encuentra descalibrado o fuera de su rango de trabajo.


De encontrarse descalibrado o fuera de su rango de De encontrarse descalibrado o fuera de su rango de trabajo, se reemplazaran (de ser factible) aquellos trabajo, se reemplazaran (de ser factible) aquellos componentes involucrados con la medición de la componentes involucrados con la medición de la temperatura (ejemplo: sensor óptico o infrarrojo); de no temperatura (ejemplo: sensor óptico o infrarrojo); de no ser posible se deberá reemplazar el instrumento por otro. ser posible se deberá reemplazar el instrumento por otro. Una vez reemplazo aquellos componentes deteriorados, Una vez reemplazo aquellos componentes deteriorados, se procede a la calibración del instrumento y nueva se procede a la calibración del instrumento y nueva colocación en el proceso al cual pertenece. colocación en el proceso al cual pertenece.

Muchas corporaciones están emprendiendo cambios en Muchas corporaciones están emprendiendo cambios en sus procesos industriales, los dispositivos de control sus procesos industriales, los dispositivos de control juegan hoy en día un papel muy importante en el control juegan hoy en día un papel muy importante en el control de estos procesos, siempre que su selección sea la más de estos procesos, siempre que su selección sea la más adecuada para los procesos industriales. adecuada para los procesos industriales.

Actualmente, existe Tecnología de la Información como Actualmente, existe Tecnología de la Información como Herramienta de Diagnóstico de Fallos de los Herramienta de Diagnóstico de Fallos de los instrumentos.instrumentos.


COSTOS DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN DE TEMPERATURA

El costo de los instrumentos de medición de temperatura varían tanto con el fabricante, como con el requerimiento específico en un determinado proceso industrial en cuestión, y las condiciones presentes en el mismo.

Esta variación es tal, que dentro de un mismo grupo de instrumentos, existe un amplio rango de precios atendiendo al diseño, exactitud, precisión, sensibilidad, entre otros factores.


A continuación los rangos de precios de algunos instrumentos de medición de temperatura, consultados a través de la herramienta de Internet:

INSTRUMENTO COSTO

TERMÓMETROS DE VIDRIO 10$ - 150$

TERMOCOUPLAS 48$ - 585 $

RTD 90$ - 350$

TERMISTOR 15$ - 165$

PIRÓMETRO OPTICO 2.175$ - 8.495 $

SENSOR INDUSTRIAL INFRAROJO 1190$

PIRÓMETRO DE RADIACIÓN 1.175$ - 6.495 $

TERMOCOUPLE SIMULATOR 330$ - 440$

CALIBRADOR TERMOCOUPLA, RTD, VOLTAJE RESISTENCIA

1620$ - 2925$

TERMÓMETRO BIMETÁLICO RANGO DESDE -30 A 970ºC

42$

TERMÓMETRO DE BULBO CAPILAR RANGO DESDE -30 A 970ºC

42$


FUENTE: INSTITUTO ECUATORIANO DE NORMALIZACIÓNLABORATORIOS DE PRUEBAS DE CALIBRACIÓN

¡ MUCHAS GRACIAS !¡ MUCHAS GRACIAS !


temperatura 2009

Documents