Instrumentos de medición

Termómetro. Termopar. Pirómetro. Calibrador universal. Micrometro. Tacómetro. Efecto Peltier y efecto Thomson

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INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGÍA DE

ADMINISTRACIÓN INDUSTRIAL

EXTENSIÓN VALENCIA - AMPLIACIÓN SAN JOAQUÍN

ELECTIVA (Instrumentación)

  • Mencione los principales instrumentos utilizados para la medición de la variable temperatura

  • Podemos hablar básicamente de otras dos tecnologías, además de la del termómetro, para medir la temperatura.
    Una, la de los termómetros digitales, se basa en la emisión de luz laser, que reacciona a la temperatura de la superficie a la que toca y regresa al emisor. La diferencia entre el haz emitido y el "reflejado" indica la temperatura.

    Hay otra tecnología muy utilizada en ambientes industriales, que son los termopares (conocidos como termocoples o termocuplas). Consisten en dos piezas de dos metales diferentes de los que se conoce su índice de dilatación térmica. Con la temperatura, ambos se van a dilatar o contraer, pero uno en diferente medida que el otro, por lo que la diferencia en la deformación de ambas piezas es lo que da la lectura de temperatura.

  • ¿Qué es un termopar? ¿Cuáles son los principales tipos?

  • Un termopar es un dispositivo formado por la unión de dos metales distintos que produce un voltaje (efecto Seebeck), que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado "punto caliente" o unión caliente o de medida y el otro denominado "punto frío" o unión fría o de referencia.

    En Instrumentación industrial, los termopares son ampliamente usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas.

    Tipos de termopares

    • Tipo K (Cromo (Ni-Cr) Chromel / Aluminio (aleación de Ni -Al) Alumel): con una amplia variedad de aplicaciones, está disponible a un bajo costo y en una variedad de sondas. Tienen un rango de temperatura de -200 ºC a +1.372 ºC y una sensibilidad 41µV/°C aprox. Posee buena resistencia a la oxidación.

    • Tipo E (Cromo / Constantán (aleación de Cu-Ni)): No son magnéticos y gracias a su sensibilidad, son ideales para el uso en bajas temperaturas, en el ámbito criogénico. Tienen una sensibilidad de 68 µV/°C.

    • Tipo J (Hierro / Constantán): debido a su limitado rango, el tipo J es menos popular que el K. Son ideales para usar en viejos equipos que no aceptan el uso de termopares más modernos. El tipo J no puede usarse a temperaturas superiores a 760 ºC ya que una abrupta transformación magnética causa una descalibración permanente. Tienen un rango de -40ºC a +750ºC y una sensibilidad de ~52 µV/°C. Es afectado por la corrosión.

    • Tipo N (Nicrosil (Ni-Cr-Si / Nisil (Ni-Si)): es adecuado para mediciones de alta temperatura gracias a su elevada estabilidad y resistencia a la oxidación de altas temperaturas, y no necesita del platino utilizado en los tipos B, R y S que son más caros.

    Por otro lado, los termopares tipo B, R y S son los más estables, pero debido a su baja sensibilidad (10 µV/°C aprox.) generalmente son usados para medir altas temperaturas (superiores a 300 ºC).

    • Tipo B (Platino (Pt)-Rodio (Rh)): son adecuados para la medición de altas temperaturas superiores a 1.800 ºC. El tipo B por lo general presentan el mismo resultado a 0 ºC y 42 ºC debido a su curva de temperatura/voltaje.

    • Tipo R (Platino (Pt)-Rodio (Rh)): adecuados para la medición de temperaturas de hasta 1.300 ºC. Su baja sensibilidad (10 µV/°C) y su elevado precio quitan su atractivo.

    • Tipo S (Platino / Rodio): ideales para mediciones de altas temperaturas hasta los 1.300 ºC, pero su baja sensibilidad (10 µV/°C) y su elevado precio lo convierten en un instrumento no adecuado para el uso general. Debido a su elevada estabilidad, el tipo S es utilizado para la calibración universal del punto de fusión del oro (1064,43 °C).

  • ¿Qué es un pirómetro? ¿Cuáles son sus principales tipos?

  • Un pirómetro óptico es un instrumento utilizado para medir la temperatura de un cuerpo. Funciona comparando el brillo de la luz emitida por la fuente de calor con la de una fuente estándar.

    El pirómetro consta de dos partes: un telescopio y una caja de control. El telescopio contiene un filtro para color rojo y una lámpara con un filamento calibrado, sobre el cual la lente del objetivo enfoca una imagen del cuerpo cuya temperatura se va a medir. También contiene un interruptor para cerrar el circuito eléctrico de la lámpara y una pantalla de absorción para cambiar el intervalo del pirómetro.

    Este tipo de pirómetro óptico mide una temperatura que alcanza los 2.400 ºF, pero existen otros más complejos que pueden alcanzar los 10.000 ºF (5.538 ºC) o más.

    También existe otro tipo de pirómetro, llamado termoeléctrico, que funciona de forma satisfactoria hasta los 3.000 ºF (1.649 ºC).

  • ¿Qué elementos permiten medir la variable peso

  • Uno de estos instrumentos es el calibrador universal, también conocido con el nombre de pie de rey. Se trata de una herramienta sumamente valiosa a la hora de medir con precisión los elementos pequeños como objetos diminutos, tornillos, entre muchos otros.

    El micrómetro es una herramienta más que relevante, se trata del elemento que permite la medición de las dimensiones de un determinado objeto. También es importante mencionar al gramil, el goniómetro, el nivel de agua, el polímetro, el tacómetro, el estroboscopio manual y el medidor de rugosidad, que está ya dentro de una tarea mucho más específica.

  • ¿Qué es un tacómetro?

  • Un tacómetro es un dispositivo para medir la velocidad de giro de un eje, normalmente la velocidad de giro del motor, se mide en Revoluciones por minuto (RPM).

  • ¿Qué es un detector de llama? ¿cuales son sus principales tipos?

  • Los detectores de llama permiten una rápida y segura captación del fuego por medio de la sensibilidad a la radiación emitida por la llama.

    Hay varios tipos de detectores ópticos de llama, incluyendo las varias bandas espectrales que son emitidas por los productos de los fuegos, tales como YV, VIS (incluyendo video), IR y multiple IR.

    a. tipo UV.

    b. tipo IR - simple sensor.

    c. tipo UV/IR - sensor dual.

    d. tipo IR2 - sensor dual IR.

    e. tipo IR3 - Triple sensor IR.

    f. CCTV - tipo procesamiento de imagen.

  • EFECTO PELTIER

  • Consiste en la creación de una diferencia térmica a partir de una diferencia de potencial eléctrico. Ocurre cuando una corriente pasa a través de dos metales diferentes o semiconductores (tipo-n y tipo-p) que están conectados entre sí en dos soldaduras (uniones Peltier). La corriente produce una transferencia de calor desde una unión hasta la otra. Una unión se enfría mientras que la otra se calienta. El efecto es utilizado para refrigeración termoeléctrica.

  • EFECTO THOMSON

  • Se conoce como Efecto Thomson a una propiedad termoeléctrica descubierta por William Thomson -Lord Kelvin- en 1851 en la que se relacionan el efecto Seebeck y el efecto Peltier. Así, un material [excepto el plomo] sometido a un gradiente térmico y recorrido por una intensidad intercambia calor con el medio exterior. Recíprocamente, una corriente eléctrica es generada por el material sometido a un gradiente térmico y recorrido por un flujo de calor. La diferencia fundamental entre los efectos Seebeck y Peltier con respecto al efecto Thomson es que éste último existe para un solo material y no necesita la existencia de una soldadura.

  • Leyes de los termopares

  • LEY UNO;
    En un circuito formado por un solo metal la f.e.m. generada es cero, cualquiera que sean las temperaturas en los diferentes puntos del circuito termoeléctrico.

    Ley del circuito homogéneo. En un conductor metálico homogéneo no se sostiene la generación de un voltaje continuo eléctrico por la aplicación exclusiva de calor.

    La temperatura T1 es diferente de la temperatura T2 y el metal A es igual al metal B, entonces se genera una f em = 0

    LEY DOS;
    Si se interrumpe un circuito termoeléctrico en una de sus uniones intercalándose un nuevo metal, la F.E.M. generada por el circuito no cambia a condición de que los extremos del nuevo metal sean mantenidos a la misma temperatura que había en el punto de interrupción y de que la temperatura en la otra unión permanezca invariable.

    Ley de metales intermedios. En un circuito termoelectrico con varios conductores, la temperatura es uniforme desde un punto de soldadura "A" hasta otro punto de soldadura "B", la suma algebraica de las fuerzas electromotrices es independiente de los conductores metálicos intermedios y es la misma que si se pusieran en contacto directo los metales A y B.

    La temperatura T1 es igual a la temperatura T2 y el metal A es diferente del metal B, entonces se genera una fem = 0

    LEY TRES;
    En un circuito formado por dos metales diferentes la FEM generada es diferente de cero, siempre y cuando las temperaturas sean diferentes en la unión caliente con respecto de la unión fría;

    Ley de las temperaturas sucesivas. La f.e.m. generada por un termopar con sus uniones a las temperaturas T1 y T3 es la suma algebraica de la f.e.m. del termopar con sus uniones a T1 y T2 de la f.e.m. del mismo termopar con sus uniones a las temperaturas T2 y T3.

    T1 es diferente de T2 y el metal A es diferente del metal B, entonces la fem que se genera es diferente de 0

  • ¿Qué es una función de transferencia?

  • Una función de transferencia es un modelo matemático que entrega la respuesta de un sistema a una señal de entrada o excitación exterior.

  • ¿Qué significado tienen las siglas RTD?

  • Los RTD ó dispositivos térmicos resistivos, son sensores de temperatura a los cuales también se les denomina "bulbos de resistencia", su principio de funcionamiento se basa en el hecho de que un metal al calentarse cambia su valor de resistencia

  • ¿Qué significado tienen las siglas PID?

  • Un controlador PID (Proporcional Integral Derivativo) es un sistema de control que, mediante un actuador, es capaz de mantener una variable o proceso en un punto deseado dentro del rango de medición del sensor que la mide. Es uno de los métodos de control más frecuentes y precisos dentro de la regulación automática.