exposición instrumentación termopar

8/18/2019 Exposición Instrumentación Termopar

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PALABRASCLAVES

TRANSDUCTOR: Es un

dispositivo capaz detransformar o convertir un

determinado tipo de energía

de entrada, en otra de

diferente a la salida.

TEMPERATURA ABSOLUTA (K): Es elvalor de la temperatura medida con

respecto a una escala que comienza en

el cero absoluto (0 K ó −273,15 °C).

TEMPERATURA :Es una magnitud

referida a las nociones comunes decalor medible mediante un

termómetro, la temperatura es la

unidad de calor, y sus unidades

son: °C, °F, K, °Rankine, °Reamur.

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EFECTOTERMOELÉCTRICO

El efecto termoeléctricoes la conversión directade la diferencia de

temperatura a voltajeeléctrico y viceversa.

Un dispositivo termoeléctricocrea un voltaje cuando hay

una diferencia de temperaturaentre sus extremos efecto

Seebeck..

Por el contrario cuando se leaplica un voltaje, crea una

diferencia de temperatura (efectoPeltier) en cada uno de sus

extremos.

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TERMOPAR: Un termopar (también llamado termocupla)

es un sensor de temperatura ampliamente

usado en entornos industriales, domésticos,

científicos, etc.2 9 / 0 3 / 2 0 1 6

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Dicha tensión obtenida es funciónde la diferencia de temperatura

entre uno de los extremosdenominado "punto caliente" ounión caliente o de medida y elotro denominado "punto frío" ounión fría o de referencia del

orden de µV/ºC.

DESCRIPCIÓN Se puede entender como un

transductor formado por la uniónde dos metales distintos que

produce un voltaje, (efectoSeebeck).

Un termopar NO midetemperaturas absolutas, sino ladiferencia de temperatura entreel extremo caliente y el extremo

frío.

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FUNCIONAMIENTO:

En el extremo contrario a la unión caliente(unión fría o de referencia) aparece una

diferencia de potencial (Voltios), proporcional ala diferencia de temperatura entre ambosextremos. Observar que hay un extremopositivo y otro negativo.


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CURVA DECALIBRACIÓN:

• La relación Tensión-temperaturaNO es lineal. Sin embargo tomando

incrementos de Tª pequeños,podemos expresar: ∆V ≈ α ∆T donde

la sensibilidad del sensor α es

conocida como coeficiente deSeebeck.

Por lo tanto elfabricante nos

proporcionará larelación V/T de dos

formas:

• Coeficientes del polinomio: También se

puede aproximar mediante un polinomio:

T = a0 + a1v + a2v2 + a3v3 + …+ anvnEl fabricante proporciona el valor de los

coeficientes an hasta cierto orden.

• Tabla de calibración:Cada tipo de termoparproporciona la tabla decalibración con el valor

de la Tª paracada tensión.


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FUNCIONAMIENTO: Este fenómeno se denomina efectoSeebeck por su descubridor, al

factor ‘’α’’ se le denomina“coeficiente Seebeck”.

MEDIDA DE LATEMPERATURA: .

Tenemos que J2 Y J3 termopares

La medida contermopares se realizaconectando este a unvoltímetro. Pero estocrea uniones (J2 y J3)

entre metalesdiferentes que

generan a su veztermopares, de modoque la tensión medidapor el voltímetro es la

suma de las trestensiones.


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TIPOS DETERMOCUPLAS


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RELACIÓN TEMPERATURA-FEM:

Tabla reportada por el Instituto Nacional Americano de Standards ANSI MC96.1-1975


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UN EJEMPLO


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ACONDICIONAMIENTO

En la figura inferior el Termopares de tipo T (Cobre-Constantan).

El constantan es una aleaciónformada por un 45% de níquel y

un 55% de cobre.

Unión de referencia o unión fría

TERMOPAR TIPO T


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ACONDICIONAMIENTO

Para medir la tensión conectamos un voltímetro, lo que crea dosuniones distintas entre sí:

J2 (Cu-Constantan)que está sometida aotra Tª creando una

tensión V2

J3 (Cu-Cu) cuyatensión V3 =0 , ya

que ambos extremosson del mismo metal.

Según el circuitotermoeléctrico de lafigura, podemosestablecer: V = V1 – V2

donde

V2 = S2 · T2 V1 = S1 · T1

Como ambas uniones J1 y J2 están formadasde los mismos metales, tienen el mismocoeficiente S (i.e. S1=S2) quedando:

V = S (T1 – T2)


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Si medimos la temperatura T2 de launión J2 que será una temperaturaambiente podremos saber T1 quepodrá ser una temperatura mucho

más extrema.

ACONDICIONAMIENTO

Como el paréntesis es unincremento de Tª no importaque esta venga dada en ºK óen ºC: La demostración esinmediata. Si expresamos laTª en ºK:

V = S [ (T1 ºC+ 273) – (T2ºC + 273)] V = S (T1 ºC – T2 ºC)

USO DE UNA UNIÓN DEREFERENCIA O UNIÓN

FRÍA Una soluciónaparentementesencilla para hallar Vsería sacar la uniónJ2 del voltímetro ymantenerla a una

temperatura T2 = 0,por ejemplosumergiéndola en unbaño de hielofundente (i.e. 0ºC)

Nos quedaría entonces: V = S · T1• Esta técnica es usada en laboratorios

para establecer tablas de algunostermopares.


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CARACTERÍSTICASGENERALES:

VENTAJAS:

• No requierealimentación.

• Simple y robusto• Barato• Amplio rango detemperaturas.

INCONVENIENTES

• Alinealidad

• Baja sensibilidad del ordende µV/ºC• Como se verá acontinuación, suacondicionamiento requiereotro sensor que mida latemperatura de referencia.


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TERMOPAR INDUSTRIAL (ENCAPSULADO)


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APLICACIÓN INDUSTRIAL DEL TERMOPAR


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GRACIAS

FIN DE LAPRESENTACIÓN

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