SENSORES DE TEMPERATURA

SENSORES DE TEMPERATURA SENSORES ● Termómetro bimetálico ● Termómetros de bulbo y capilar ● Termómetros de resistencia ■ Sondas ■ Termistores ● Term...
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SENSORES DE TEMPERATURA

SENSORES ● Termómetro bimetálico ● Termómetros de bulbo y capilar ● Termómetros de resistencia ■ Sondas ■ Termistores ● Termocuplas ● Pirómetros

TERMÓMETRO BIMETÁLICO

Su principio de funcionamiento se fundamenta en el distinto coeficiente de dilatación de dos metales diferentes laminados conjuntamente (α). Las láminas bimetálicas pueden ser rectas o curvas, formando espirales o hélices. El uso de termómetros bimetálicos es admisible para servicio de 0 °C a 400 °C.

TERMÓMETROS DE BULBO Y CAPILAR Los termómetros tipo bulbo y capilar consisten, en un bulbo conectado por un capilar a una espiral. Cuando la temperatura del bulbo cambia, el gas o el líquido en el bulbo se expanden y la espiral tiende a desenrollarse, moviendo la aguja sobre la escala. Hay clases para este tipo de termómetros dependiendo del material que contiene el bulbo: líquido, vapor, gas y mercurio. Según el largo del capilar deberán de presentar compensaciones.

TERMÓMETROS DE RESISTENCIA

El funcionamiento de estos termómetros consiste en la variación de la resistencia del material que constituye lo llamado sonda en función del cambio de la temperatura a la cual se encuentra. La relación antes descrita puede verse en la siguiente expresión lineal: Rt = R0 (1 + αt) R0 = resistencia en ohmios a 0 °C Rt = resistencia en ohmios a t °C α= coeficiente de temperatura es de 0,003850 ohm/°C)

Características: Los materiales que forman el conductor de la resistencia deben poseer las siguientes características: Alto coeficiente de temperatura de la resistencia (α), ya que de este modo el instrumento de medida será muy sensible. Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura dada tanto mayor será la variación por grado dando mayor sensibilidad. Relación lineal resistencia-temperatura. Estabilidad de las características durante la vida útil del material.

De la instalación:

Ejemplos, ejercicios y demostraciones….

TERMISTORES Son semiconductores electrónicos que al igual que los sensores anteriores presentan un coeficiente de temperatura de resistencia. Para estos materiales este coeficiente puede ser de valor negativo NTC (Negative Temperature Coeficient) o de valor positivo PTC (Positive Temperature Coeficient). La relación entre la resistencia del termistor y la temperatura viene dada por la expresión:

Rt = resistencia en ohm a la temperatura absoluta Tt R0 = resistencia en ohm a la temperatura absoluta de referencia T0 β = constante del termistor

Características Como se puede apreciar en la gráfica los coeficientes de temperatura presentan valor elevado, por lo que el sensor tiene unas variaciones rápidas, y extremadamente grandes, para los cambios, relativamente pequeños, en la temperatura. Los termistores se fabrican con óxidos de níquel, manganeso, hierro, cobalto, cobre, magnesio, titanio y otros metales, y están encapsulados en sondas y en discos. En intervalos amplios de temperatura, los termistores tienen características no lineales. Al tener un alto coeficiente de temperatura, poseen una mayor sensibilidad que las sondas de resistencia ya estudiadas.

Ejemplos, ejercicios y demostraciones…...

TERMOPARES Los termopares es la unión de dos conductores diferentes. Su principio de funcionamiento se basa en parte en el efecto Seebeek, en la circulación de una corriente en un circuito cerrado formado por dos metales diferentes cuyas uniones se mantienen a distinta temperatura. También intervienen otros efectos en el proceso que permite realizar la medición.

Características

Por las leyes que intervienen en el proceso se deduce que en el circuito se desarrolla una pequeña tensión continua, proporcional a la temperatura de la unión de medida, siempre que haya una diferencia de temperaturas con la unión de referencia. Los valores de esta f.e.m. están tabulados en tablas de conversión con la unión de referencia a 0 °C. La selección de los alambres para los termopares se hace de forma que tengan una resistencia adecuada a la corrosión, a la oxidación, a la reducción y a la cristalización y que desarrollen una f. e.m. relativamente alta, que sean estables, de bajo coste y de baja resistencia eléctrica, y que la relación entre la temperatura y la f.e.m. sea tal que el aumento de ésta sea (aproximadamente) paralelo al aumento de la temperatura. Los termopares más comunes son: E de Cromel/Constantan, T Cobre/Constantán, J de Hierro/Constantan, K de Cromel/Alumel, R Platino-13% Rodio/Platino, S Platino-10% Rodio/Platino.

Ejemplos, ejercicios y demostraciones…..

PIRÓMETROS DE RADIACIÓN

Los pirómetros de radiación se fundan en la ley de Stefan-Boltzmann, que dice que la intensidad de energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta (Kelvin) del cuerpo, es decir: W = K × T^4 Los pirómetros de radiación miden, pues, la temperatura de un cuerpo a distancia en función de su radiación. Existen varios tipos y conforme va avanzando la tecnología estos fueron mejorando.

Pirómetros ópticos

Los pirómetros ópticos manuales aparecieron en el mercado en el año 1900 y se basan en la desaparición del filamento de una lámpara al compararlo visualmente con la imagen del objeto enfocado. El operador varía la corriente de la lámpara hasta que el filamento de la misma deje de verse sobre el fondo del objeto caliente enfocado y esto se relaciona con la temperatura del filamento.. Este sistema sólo puede medirse la temperatura de objetos incandescentes o en fusión.

Pirómetro de infrarrojos

El pirómetro de infrarrojos capta la radiación espectral del infrarrojo, invisible al ojo humano, y puede medir temperaturas de 0°C a 4000°C. La lente filtra la radiación infrarroja emitida por el área del objeto examinado y la concentra en un sensor de temperatura fotoresistivo que la convierte en una señal de corriente y, a través de un algoritmo interno del instrumento y de la emisividad del cuerpo enfocado, la pasa a un valor de temperatura.