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Medición de las principales magnitudes presentes en la industria<br /><ul><li>Medición de presión
Medición de temperatura
Análisis y discusión.</li></li></ul><li>Medición de las principales magnitudes presentes en la industria<br /><ul><li>Medi...
Medición de la presión<br />Definición de presión<br />
Medición de la presión<br />KPa, KiloPascal<br />psi, libra de fuerza por pulgada cuadrada (psia para presión absoluta, ps...
Medición de la presión<br />Dado que la presión es definida como la fuerza por unidad de área, la manera más directa de me...
Medición de la presión<br />Los instrumentos de medición de la presión se clasifican en dos grupos:<br /><ul><li>instrumen...
instrumentos electromecánicos
instrumentos neumáticos
Instrumentos electrónicos</li></ul>Instrumentos de medición de la presión<br />
Medición de la presión<br />Los instrumentos mecánicos son de dos tipos: <br /><ul><li>primarios de medida directa, y,
primarios elásticos</li></ul>Los instrumentos mecánicos primarios de medida directa, se clasifican en:<br /><ul><li>manóme...
manómetro de tubo en U
manómetro de pozo
manómetro de tubo inclinado
manómetro tipo campana</li></ul>Los instrumentos primarios elásticos se clasifican en:<br /><ul><li>diafragma,
fuelle, y,
tubo de Bourdon. </li></ul>Instrumentos de medición de la presión<br />
Medición de la presión<br />Los instrumentos electromecánicos de medición de la presión, se clasifican en:<br /><ul><li>tr...
transductores de presión resistivos
transductores de presión capacitivos
transductores de presión magnéticos
transductores de presión piezoeléctricos</li></ul>Los instrumentos neumáticos de medición de presión, utilizan elementos m...
medidor McLeod
térmicos
de ionización</li></ul>Instrumentos de medición de la presión<br />
Medición de la presión<br />El método de detección en los sensores de presión, esta relacionado con la búsqueda de un proc...
emplear un tubo de Bourdon que actua sobre una resistencia variable (potenciómetro).
utilizar el desplazamiento del tubo de Bourdon, para mover un núcleo magnético dentro de una bobina y variar su inductancia.
convertir la tensión asociada a la deformación del elemento sensor piezoeléctrico en electricidad, utilizando un cristal p...
Medición de la presión<br />Manómetros<br />
Medición de la presión<br />En este tipo de sensores, el dispositivo elástico es una membrana ondulada. <br />El fluido es...
Medición de la presión<br />Los sensores tipo fuelle fueron desarrollados para medir presiones muy bajas. <br />Estos sens...
Medición de la presión<br />El sensor tipo tubo de Bourdon es uno de los instrumentos más antiguos para la medición de alt...
Medición de la presión<br />Son instrumentos para medir presión de alta exactitud (menos de 0,1%) y de amplio rango de med...
Medición de la presión<br />Transductores de presión capacitivos<br />
Medición de la presión<br />Los transductores de presión piezoresistivosson los más usados actualmente para detectar bajas...
Medición de la presión<br />Transductores de presión piezoresistivos<br />
Medición de la presión<br />Los transductores de presión a base de microchips de silicio se refieren a una clase de sensor...
Medición de la presión<br />Transductores de presión  on microchips de silicio<br />
Medición de la presión<br />Características de los instrumentos de medición de  presión<br />
Medición de la presión<br />Características de los instrumentos de medición de  presión<br />
Medición de las principales magnitudes presentes en la industria<br /><ul><li>Medición de la temperatura.</li></li></ul><l...
Medición de la temperatura<br />La temperatura es una propiedad física que se refiere a las nociones comunes de calor o au...
Medición de la temperatura<br />Se llama temperatura seca del aire (de un entorno) a la temperatura del aire,  prescindien...
Medición de la temperatura<br />Las escalas de medición de la temperatura, se dividen fundamentalmente en dos tipos:<br />...
absolutas. </li></ul>Los valores que puede adoptar la temperatura, en cualquier escala de medición, no tienen un nivel máx...
escala Fahrenheit
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escala Leiden
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medición de la presión y la temperatura

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Esta presentación resume los principales momentos en la medición de la presión y la temperatura, como parte del grupo de las principales magnitudes presentes en la industria. Este material se utiliza para el curso de instrumentación en UTPL, semestre septiembre 2011.

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medición de la presión y la temperatura

  1. 1. INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIALMEDICIÓN DE LAS PRINCIPALES MAGNITUDES PRESENTES EN LA INDUSTRIA: PRESIÓN Y TEMPERATURA<br />Jorge Luis Jaramillo<br />PIET EET UTPL septiembre 2011<br />
  2. 2. Medición de las principales magnitudes presentes en la industria<br /><ul><li>Medición de presión
  3. 3. Medición de temperatura
  4. 4. Análisis y discusión.</li></li></ul><li>Medición de las principales magnitudes presentes en la industria<br /><ul><li>Medición de la presión.</li></li></ul><li>Medición de la presión<br />La presión es una magnitud definida como la fuerza por unidad de área, ejercida por un fluido, un líquido, o un gas, sobre cualquier superficie.<br />Típicamente se realizan tres tipos de medición de presión: presión absoluta, presión relativa, y, presión diferencial.<br />La presión absoluta, es la presión tal y como fue definida. Representa la diferencia de presión entre el punto de medición y el vacío perfecto donde la presión es cero. <br />La presión relativa es la diferencia de presión, entre el punto de medida y el ambiente.<br /> La presión diferencial es la diferencia de presión entre dos puntos, uno de los cuales funciona como referencia. <br />Se conoce como presión atmosférica a la presión ejercida por la atmósfera terrestre medida mediante un barómetro.<br />Se conoce como vacío a la diferencia de presiones entre la presión atmosférica existente y la presión absoluta, es decir, es la presión medida por debajo de la atmosférica<br />Definición de presión<br />
  5. 5. Medición de la presión<br />Definición de presión<br />
  6. 6. Medición de la presión<br />KPa, KiloPascal<br />psi, libra de fuerza por pulgada cuadrada (psia para presión absoluta, psig para presión relativa, y, asid para presión diferencial).<br />in H2O, pulgada de agua a 4 °C<br />cm H20, centímetro de agua a 4 °C<br />in Hg, pulgada de mercurio a 0 °C<br />mm Hg, milímetro de mercurio a 0 °C<br />mbar, milibar<br />Unidades de presión<br />
  7. 7. Medición de la presión<br />Dado que la presión es definida como la fuerza por unidad de área, la manera más directa de medirla es aislarla sobre un área dada, en un elemento mecánico elástico. La deformación del elemento sensor por causa de la fuerza ejercida, produce desplazamientos y tensiones que pueden ser detectadas, para obtener una medida calibrada de la presión. <br />En la práctica, los sensores de presión contienen dos elementos. El primero, proporciona un medio para aislar la presión de dos fluidos: una que será medida y otra que se usará como referencia. El segundo, aporta una porción elástica que permite convertir la diferencia de presión en deformación del elemento sensor.<br />Principio de medición de la presión<br />
  8. 8. Medición de la presión<br />Los instrumentos de medición de la presión se clasifican en dos grupos:<br /><ul><li>instrumentos mecánicos
  9. 9. instrumentos electromecánicos
  10. 10. instrumentos neumáticos
  11. 11. Instrumentos electrónicos</li></ul>Instrumentos de medición de la presión<br />
  12. 12. Medición de la presión<br />Los instrumentos mecánicos son de dos tipos: <br /><ul><li>primarios de medida directa, y,
  13. 13. primarios elásticos</li></ul>Los instrumentos mecánicos primarios de medida directa, se clasifican en:<br /><ul><li>manómetro de presión absoluta
  14. 14. manómetro de tubo en U
  15. 15. manómetro de pozo
  16. 16. manómetro de tubo inclinado
  17. 17. manómetro tipo campana</li></ul>Los instrumentos primarios elásticos se clasifican en:<br /><ul><li>diafragma,
  18. 18. fuelle, y,
  19. 19. tubo de Bourdon. </li></ul>Instrumentos de medición de la presión<br />
  20. 20. Medición de la presión<br />Los instrumentos electromecánicos de medición de la presión, se clasifican en:<br /><ul><li>transmisores electrónicos de equilibro de fuerza
  21. 21. transductores de presión resistivos
  22. 22. transductores de presión capacitivos
  23. 23. transductores de presión magnéticos
  24. 24. transductores de presión piezoeléctricos</li></ul>Los instrumentos neumáticos de medición de presión, utilizan elementos mecánicos con desplazamiento de gases.<br />Los instrumentos electrónicos de medición de la presión, se clasifican en:<br /><ul><li>mecánicos
  25. 25. medidor McLeod
  26. 26. térmicos
  27. 27. de ionización</li></ul>Instrumentos de medición de la presión<br />
  28. 28. Medición de la presión<br />El método de detección en los sensores de presión, esta relacionado con la búsqueda de un procedimiento que convierta la deformación del elemento sensor en una lectura de presión:<br /><ul><li>amplificar la deformación mecánicamente, y, adosar un indicador sobre una escala graduada.
  29. 29. emplear un tubo de Bourdon que actua sobre una resistencia variable (potenciómetro).
  30. 30. utilizar el desplazamiento del tubo de Bourdon, para mover un núcleo magnético dentro de una bobina y variar su inductancia.
  31. 31. convertir la tensión asociada a la deformación del elemento sensor piezoeléctrico en electricidad, utilizando un cristal piezoeléctrico. </li></ul>Instrumentos de medición de la presión<br />
  32. 32. Medición de la presión<br />Manómetros<br />
  33. 33. Medición de la presión<br />En este tipo de sensores, el dispositivo elástico es una membrana ondulada. <br />El fluido es dirigido de tal manera que, entre en contacto con la superficie constituida por la membrana, la cual traduce la presión de éste en un movimiento cuyo desplazamiento es proporcional a la magnitud de la presión. <br />Diafragmas<br />
  34. 34. Medición de la presión<br />Los sensores tipo fuelle fueron desarrollados para medir presiones muy bajas. <br />Estos sensores son los más exactos cuando se miden presiones entre los 0,5 y 75 psig, y, combinados con resortes apropiados, son capaces de medir presiones sobre los 1.000 psig. <br />Fuelles<br />
  35. 35. Medición de la presión<br />El sensor tipo tubo de Bourdon es uno de los instrumentos más antiguos para la medición de altas presiones. <br />El tubo de Bourdon es un tubo de paredes delgadas, curvado o torcido a lo largo, que presenta una sección transversal ovalada. El tubo está sellado en un de sus extremos, y, tiende a enrollarse o desenrollarse cuando es sometido a una presión en su interior.<br />Debido a que el tubo está firmemente fijado en uno de sus extremos, la otra punta del tubo traza un movimiento curvo que resulta en un cambio de la posición angular con respecto al centro. El movimiento de la punta puede ser usado para desplazar un indicador o para ser convertido en una señal eléctrica equivalente <br />Tubos de Bourdon<br />
  36. 36. Medición de la presión<br />Son instrumentos para medir presión de alta exactitud (menos de 0,1%) y de amplio rango de medición.<br />Como elemento sensor, se utiliza un diafragma móvil de metal o silicio, que constituye uno de los electrodos de un condensador. El otro electrodo, estacionario, está típicamente construido a partir de una capa de metal sobre un substrato cerámico o de vidrio.<br />Cuando se aplica una presión, el diafragma se mueve, cambiando el espacio entre los electrodos, y, variando la capacitancia.<br />En el diseño capacitivo diferencial, el diafragma sensor está colocado en el medio de dos electrodos estacionarios. Al aplicarse una presión, una de las capacitancias disminuye ,mientras que la otra aumenta. <br />Transductores de presión capacitivos<br />
  37. 37. Medición de la presión<br />Transductores de presión capacitivos<br />
  38. 38. Medición de la presión<br />Los transductores de presión piezoresistivosson los más usados actualmente para detectar bajas presiones, y, permiten obtener elevados factores de sobrecarga.<br />El efecto piezoresistivo se refiere al cambia en la resistencia eléctrica que sufre un material cuando es sometido a presión o tensión. <br />Un sensor piezoresistivo está en contacto con un fluido hidráulico de protección, y, separado del medio por una membrana de acero inoxidable. La flexión de la membrana como resultado de la presión externa, produce un cambio en la presión del fluido hidráulico que rodea el sensor piezoresistivo. Este sensor emite una señal de presión proporcional, que se convierte en una señal de salida de corriente.<br />Transductores de presión piezoresistivos<br />
  39. 39. Medición de la presión<br />Transductores de presión piezoresistivos<br />
  40. 40. Medición de la presión<br />Los transductores de presión a base de microchips de silicio se refieren a una clase de sensores de presión que emplean técnicas de circuitos integrados para construir elementos sensores de diafragma en un chip de silicio. <br />Las galgas de tensión hechas de resistencias difuminadas de silicio están típicamente integradas a diafragmas que convierten la deflexión inducida en una variación de la resistencia eléctrica. <br />Transductores de presión onmicrochips de silicio<br />
  41. 41. Medición de la presión<br />Transductores de presión on microchips de silicio<br />
  42. 42. Medición de la presión<br />Características de los instrumentos de medición de presión<br />
  43. 43. Medición de la presión<br />Características de los instrumentos de medición de presión<br />
  44. 44. Medición de las principales magnitudes presentes en la industria<br /><ul><li>Medición de la temperatura.</li></li></ul><li>Medición de la temperatura<br />En física, la temperatura se define como una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico, definida por el principio cero de la termodinámica.<br />La temperatura está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como "energía sensible", que es la energía asociada a los movimientos de las partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma de vibraciones. <br />Mientras mayor sea la energía sensible de un sistema, éste se encuentra más "caliente“, es decir, su temperatura es mayor.<br />La temperatura de un gas ideal monoatómico es una medida relacionada con la energía cinética promedio de sus moléculas al moverse.<br />Definición de temperatura<br />
  45. 45. Medición de la temperatura<br />La temperatura es una propiedad física que se refiere a las nociones comunes de calor o ausencia de calor.<br />Al contrario de otras cantidades termodinámicas, como el calor o la entropía, cuyas definiciones microscópicas son válidas muy lejos del equilibrio térmico, la temperatura al ser definida como un promedio, sólo puede ser medida en el equilibrio.<br />La temperatura está íntimamente relacionada con la energía interna y con la entalpía (cantidad de energía que el sistema puede intercambiar con el entorno) de un sistema: a mayor temperatura mayores serán la energía interna y la entalpía del sistema.<br />La temperatura es una magnitud intensiva, es decir que no depende del tamaño del sistema, sino que es una propiedad que le es inherente y no depende ni de la cantidad de sustancia ni del material del que este compuesto.<br />Definición de temperatura<br />
  46. 46. Medición de la temperatura<br />Se llama temperatura seca del aire (de un entorno) a la temperatura del aire, prescindiendo de la radiación calorífica de los objetos en el ambiente, de los efectos de la humedad relativa, y, del movimiento del aire.<br />Se llama temperatura radiante a la temperatura media considerando el calor emitido por la radiación de los elementos del entorno.<br />La temperatura de bulbo húmedo o temperatura húmeda, es la temperatura medida considerando la humedad relativa y el movimiento del aire.<br />Definición de temperatura<br />
  47. 47. Medición de la temperatura<br />Las escalas de medición de la temperatura, se dividen fundamentalmente en dos tipos:<br /><ul><li>relativas, y
  48. 48. absolutas. </li></ul>Los valores que puede adoptar la temperatura, en cualquier escala de medición, no tienen un nivel máximo, sino un nivel mínimo: el cero.<br />Como escalas relativas de temperatura, se incluyen:<br /><ul><li>escala Celsius
  49. 49. escala Fahrenheit
  50. 50. escala Réaumur
  51. 51. escala Leiden
  52. 52. escala Newton (en desuso)
  53. 53. escala Roemer (en desuso)
  54. 54. escala Delisle (en desuso)</li></ul>Unidades de temperatura<br />
  55. 55. Medición de la temperatura<br />Las escalas absolutas de temperatura, permiten determinar la temperatura de un cuerpo en forma independiente de las propiedades del mismo. Se incluyen:<br /><ul><li>escala Kelvin (SI)
  56. 56. escala Rankine (en desuso)</li></ul>Unidades de temperatura<br />
  57. 57. Medición de la temperatura<br />Unidades de temperatura<br />
  58. 58. Medición de la temperatura<br />Los transductores de temperatura más comunes son: <br /><ul><li>tubos capilares
  59. 59. bandas bimetálicas
  60. 60. termopares
  61. 61. detectores de temperatura resistivos (RTD)
  62. 62. termistores
  63. 63. sensores de semiconductor
  64. 64. pirómetros de radiación </li></ul>Instrumentos para la medición de temperatura<br />
  65. 65. Medición de la temperatura<br />Los termómetros de vidrio poseen un tubo capilar de vidrio, el cual contiene un fluido, cuyo cuerpo se dilata por acción de calor, expandiéndose a través del tubo capilar graduado, para medir la temperatura en las unidades señaladas por el termómetro. <br />Los márgenes de trabajo de los fluidos empleados son: <br /><ul><li>mercurio: desde -35 °C hasta 280 °C
  66. 66. pentano: desde -200 °C hasta 20 °C
  67. 67. alcohol: desde -110 °C hasta 50 °C
  68. 68. tolueno: desde -70 °C hasta 100 °C </li></ul>Instrumentos para la medición de temperatura: tubos capilares<br />
  69. 69. Medición de la temperatura<br />Las bandas bimetálicas se aplican en el rango de -2.3 °C y 285 °C. Una banda bimetálica se construye de la unión de dos cintas de metales diferentes.<br />Debido a que los metales fueron seleccionados con diferentes coeficientes de expansión térmica, el calentamiento de la banda origina una mayor expansión longitudinal en una de las cintas. Como las cintas están soldadas a lo largo de toda su extensión, toda la banda se doblará en la dirección del metal que se expande menos, proporcionalmente al cambio de temperatura.<br />Con un extremo de la banda sujeto firmemente, y, el otro libre, la magnitud del doblamiento se puede emplear para indicar el cambio de temperatura, uniendo un transductor de posición al extremo libre.<br />Las bandas bimetálicas también pueden ser empleados como interruptores. <br />Instrumentos para la medición de temperatura: bandas bimetálicas<br />
  70. 70. Medición de la temperatura<br />Un termopar (termocupla) es un circuito formado por dos cables de distinto metal, unidos en ambos extremos, que de acuerdo a la teoría del gradiente, desarrolla un voltaje proporcional a la diferencia de temperaturas entre las dos uniones, denominadas juntura de medición y juntura de referencia.<br />Instrumentos para la medición de temperatura: termopares<br />
  71. 71. Medición de la temperatura<br />Los termopares están clasificados de acuerdo a ANSI (American NationalStandardsInstitute), tomando en cuenta la respuesta de voltaje versus la temperatura, el desempeño en el medio ambiente, y, la vida útil. <br />Instrumentos para la medición de temperatura: termopares<br />
  72. 72. Medición de la temperatura<br />En los metales puros, la relación entre la resistencia eléctrica y la temperatura es lineal:<br />En dónde:<br />R 0, es la resistencia a la temperatura de referencia T0<br />ΔT, es la desviación de temperatura respecto a T0 (ΔT = T − T0)<br />α , es el coeficiente de temperatura del conductor especificado a 0 °C<br />Para un valor α lo suficientemente grande y constante con la temperatura, se puede construir un instrumento que permita medir la temperatura a través de la cuantificación de la corriente eléctrica que circula por un circuito. Los instrumentos diseñados para este fin, reciben el nombre de detectores resistivos de temperatura o RTD (ResistiveTemperature Detector). <br />Instrumentos para la medición de temperatura: RTD<br />
  73. 73. Medición de la temperatura<br />Los RTD se construyen como una bobina de alambre delgado (cobre, níquel, o, platino) sobre un bastidor de soporte, o, depositando una película delgada de platino sobre un substrato de cerámica. <br />Instrumentos para la medición de temperatura: RTD<br />
  74. 74. Medición de la temperatura<br />Para detectar los cambios de resistencia de los RTD, se emplean puentes de Wheatstone, en los que el RTD ocupa el brazo de la resistencia a determinar.<br />Los RTD se aplican en diversas actividades industriales, y, los rangos de temperatura que puede medir dependen del material utilizado: <br /><ul><li>Platino: -200 a 650 ºC
  75. 75. Cobre : -100 a 260 ºC
  76. 76. Níquel: -100 a 205 ºC
  77. 77. Película de platino: -50 a 550 °C </li></ul>Instrumentos para la medición de temperatura: RTD<br />
  78. 78. Medición de la temperatura<br />Ventajas <br /><ul><li>comportamiento lineal en amplio rango de operación
  79. 79. amplio rango de temperatura
  80. 80. aplicación para altas temperaturas
  81. 81. fácil de intercambiar (estándar)
  82. 82. buena estabilidad a altas temperatura
  83. 83. alta relación señal a ruido
  84. 84. buena exactitud
  85. 85. permite grandes distancias entre el sensor y el equipo de medición </li></ul>Desventajas <br /><ul><li>la magnitud de la corriente debe ser inferior a 5 mA, para no causar un aumento de temperatura en el RTD
  86. 86. baja sensibilidad
  87. 87. alto costo
  88. 88. afectado por choques y vibraciones </li></ul>Instrumentos para la medición de temperatura: RTD<br />
  89. 89. Medición de la temperatura<br />Un termistor es un sensor resistivo de temperatura, construido sobre un semiconductor (thermallysensitive resistor), y, que utiliza el efecto del cambio del número de portadores en función de la temperatura.<br />Existen dos tipos de termistores:<br /><ul><li>NTC (NegativeTemperatureCoefficient), coeficiente de temperatura negativo
  90. 90. PTC (Positive TemperatureCoefficient), coeficiente de temperatura positivo</li></ul>En un NTC, el aumento de temperatura trae consigo el aumento de los portadores en el semiconductor, y, la reducción de la resistencia.<br />A diferencia de los RTD, la relación entre la resistencia y la temperatura de un termistor NTC es hiperbólica:<br />En dónde:<br />RT , es la resistencia del termistor NTC a la temperatura T (K)<br />R 0, es la resistencia del termistor NTC a la temperatura de referencia T0 (K)<br />B, es la temperatura característica del material, entre 2000 K y 5000 K<br />Instrumentos para la medición de temperatura: termistor<br />
  91. 91. Medición de la temperatura<br />En un PTC, el aumento de temperatura trae consigo la disminución de los portadores en el semiconductor, y, el aumento de la resistencia.<br />Instrumentos para la medición de temperatura: termistor<br />
  92. 92. Medición de la temperatura<br />En la industria, existen muchos dispositivos basados en la sensibilidad térmica de los semiconductores.<br />Los tres tipos más comunes son:<br /><ul><li>resistencias semiconductoras volumétricas
  93. 93. diodos, y
  94. 94. circuitos integrados. </li></ul>Las resistencias semiconductoras volumétricas, son dispositivos semiconductores sencillos que:<br /><ul><li>varían su resistencia con un coeficiente positivo de temperatura de 0,7% por °C.
  95. 95. trabajan en un rango de temperaturas de -65 °C y 200 °C
  96. 96. son razonablemente lineales (±0.5%).
  97. 97. tienen el aspecto de resistencias de ¼ W y su resistencia nominal va desde 10 Ω hasta 10 K Ω, con tolerancias de 1% a 20%.
  98. 98. son dispositivos de bajo costo
  99. 99. Su principal desventaja se debe a los efectos del propio calentamiento. </li></ul>Instrumentos para la medición de temperatura: sensores de semiconductores<br />
  100. 100. Medición de la temperatura<br />En los diodos semiconductores, el principio de funcionamiento se basa en la proporcionalidad del voltaje de juntura del diodo y la temperatura del mismo. <br />Para los diodos de Si, este factor de proporcionalidad es de -2.2 mV/°C. El rango de temperaturas de este sensor es de -40 °C hasta 15 °C. Son muy utilizados por su bajo costo, linealidad, y, rápida respuesta. <br />La principal desventaja, pasa porque dos diodos del mismo tipo pueden tener diferentes valores iníciales de voltaje de juntura, por lo que es necesario la inclusión de circuitos de calibración.<br />Instrumentos para la medición de temperatura: sensores de semiconductores<br />
  101. 101. Medición de la temperatura<br />En general, los transductores de temperatura basados en circuitos integrados son altamente lineales, y, su porcentaje de error puede llegar a ser de hasta 0.05% (según el rango de temperatura). <br />Estos sensores se agrupan en cuatro categorías principales: <br /><ul><li>salida de voltaje (LM35 (°C) y LM34 (°K) de NationalSemiconductor),
  102. 102. salida de corriente(AD590 de AnalogDevices),
  103. 103. salida de resistencia (fabricados por Phillips y Siemens), y,
  104. 104. salida digital (LM56 y LM75) </li></ul>Instrumentos para la medición de temperatura: sensores de semiconductores<br />
  105. 105. Medición de la temperatura<br />El pirómetro es un instrumento capaz de medir la temperatura de un cuerpo sin necesidad de estar en contacto con él.<br />El término pirómetro, se suele aplicar a aquellos instrumentos capaces de medir temperaturas superiores a los 600 °C.<br />El principio de funcionamiento del pirómetro se basa en que cualquier objeto, con una temperatura superior a los 0 K, emite radiación térmica. Esta radiación es captada y evaluada por el pirómetro.<br />Analizaremos tres tipos de pirómetros:<br /><ul><li>pirómetros de radiación
  106. 106. pirómetros ópticos
  107. 107. pirómetros de radiación total</li></ul>Instrumentos para la medición de temperatura: pirómetros<br />
  108. 108. Medición de la temperatura<br />Los pirómetros de radiación se basan en la ley de Stefan - Boltzman, que propone que intensidad de energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo, aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del mismo:<br />En dónde:<br />W, es la potencia emitida o flujo radiante por unidad de área<br />S, es la constante de Stefan - Boltzman (5.67 10-8 W / m2K4)<br />T, es la temperatura absoluta del cuerpo.<br />En la industria, las longitudes de onda térmicas abarcan desde las radiaciones ultravioletas (0.1μ) hasta las radiaciones infrarrojas (12μ), pasando por la radiación visible que ocupa un intervalo entre la longitud de onda para el violeta (0.45 μ) y la longitud de onda para el rojo (0.7 μ).<br />Instrumentos para la medición de temperatura: pirómetros<br />
  109. 109. Medición de la temperatura<br />Instrumentos para la medición de temperatura: pirómetros<br />
  110. 110. Medición de la temperatura<br />Los pirómetros ópticos se emplean para medir temperaturas de objetos sólidos que superan los 700ºC. A esas temperaturas, los objetos sólidos irradian suficiente energía en la zona visible, para permitir la medición óptica a partir del llamado fenómeno del color de incandescencia.<br />El color con el que brilla un objeto caliente varía con la temperatura, desde el rojo obscuro al amarillo, y, llega casi al blanco a unos 1 300º C.<br />Los pirómetros ópticos utilizan el método de comparación como base de operación, contrastando la radiación emitida por la fuente (objeto cuya temperatura se mide) con la radiación emitida por un objeto de referencia.<br />La radiación del objeto de referencia, se varía a través de dos métodos:<br /><ul><li>variando la corriente eléctrica que circula a través del filamento de una lámpara
  111. 111. ajustando ópticamente la radiación emitida por la fuente desconocida, con el uso de filtros polarizantes u otros dispositivos absorbentes.</li></ul>Instrumentos para la medición de temperatura: pirómetros<br />
  112. 112. Medición de la temperatura<br />Instrumentos para la medición de temperatura: pirómetros<br />
  113. 113. Medición de la temperatura<br />Los pirómetros ópticos se emplean para medir temperaturas de objetos sólidos que superan los 700ºC. A esas temperaturas, los objetos sólidos irradian suficiente energía en la zona visible, para permitir la medición óptica a partir del llamado fenómeno del color de incandescencia.<br />Instrumentos para la medición de temperatura: pirómetros<br />
  114. 114. Medición de la temperatura<br />Los pirómetros de radiación total, están formado por una lente de pyrex, sílice, o, fluoruro de calcio, que concentra la radiación del objeto caliente en una pila termoeléctrica formada por varios termopares del tipo Pt - Pt - Rh, de pequeñas dimensiones y montados en serie.<br />La radiación total emitida por la fuente, incide directamente en las uniones caliente de los termopares. La f.e.m. que proporciona la pila termoeléctrica depende de la diferencia de temperaturas entre la unión caliente y la unión frío. Esta última coincide con la de la caja del pirómetro, es decir, con la temperatura ambiente. La compensación de la temperatura ambiente, se lleva a cabo mediante una resistencia de níquel conectada en paralelo con los bornes de conexión del pirómetro. .<br />Instrumentos para la medición de temperatura: pirómetros<br />
  115. 115. DISCUSIÓN Y ANÁLISIS<br />
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