1. Mencione los tipos de indicadores de temperatura más comunes.

1. - Termómetro de Vidrio2. - Termómetro Bimetálico3. - Termopares 4. - Termoresistencia ( RTD )5. - Pirómetros de Radiación

2. Describa el funcionamiento del termopar explicando los tres efectos por los cuales se rige.

Termopar se denomina a la unión de dos alambres conductores con diferente composición metalúrgica.  El termopar genera una fuerza electromotriz (fem) que depende de la diferencia de temperatura de la junta caliente o de medida y la unión fría o de referencia, así como de la composición del termopar.El funcionamiento del termopar está directamente relacionado con algunas leyes termoeléctricas que analizamos a continuación. EFECTO DE VOLTASi se unen dos metales heterogéneos que tienen igual temperaturas, se creará una diferencia de potencial en sus extremos libres cuyo valor es constante si se trata de la misma junta y tienen las mismas condiciones de temperatura en el momento de la medición. EFECTO DE PELTIER  Siempre que se someta a temperaturas fluctuantes a la unión de un termopar se producirá cambios en el valor del mili voltaje generado que es dependiente únicamente, de la temperatura en la junta caliente o de medición. EFECTO DE THOMSON  Cuando los extremos de un mismo conductor están sujetos a  una gradiente de temperatura se producirá una diferencia de potencial que depende de la diferencia de temperatura.Para elegir los materiales que formen el termopar es conveniente que la fuerza electromotriz relacionada con el efecto Peltier sea la mayor posible y la provocada por el efecto Thomson sea mínima o nula. LEY DE LAS TEMPERATURAS INTERMEDIAS  La suma de la fem. de un termopar con su junta fría a 0 °C y su junta caliente a una temperatura T, más la Fem. de un termopar con su junta fría a la temperatura T y su junta caliente a la temperatura de medición, es igual a la fem. de un termopar con su junta fría a 0 °C y su junta caliente a la temperatura de medición. 

LEY DE LOS METALES INTERMEDIOS              Cuando la junta caliente y el instrumento están distantes es necesario introducir cables de extensión de otra naturaleza que el termopar.  Esto aparentemente provocaría alteraciones en la respuesta del termopar.              La ley de los metales intermedios dice que el valor de la fem. se mantendrá constante, siempre que el tercer metal no esté sujeto al efecto Thomson, es decir, que la temperatura a lo largo de él se mantenga constante.

3.Describa el funcionamiento del termómetro de bulbo de mercurio.

El mercurio, también llamado azogue, es uno de los 92 elementos que existen de forma natural y se convierten en líquido a temperatura ambiente. Aunque se expande y se contrae uniformemente con la temperatura, el mercurio es un veneno muy tóxico que ataca al sistema nervioso central.

Debido a que el agua se congela a 32 grados Fahrenheit (0 grados centígrados), no es una medida precisa de temperatura. Sellar el mercurio dentro del tubo permite la expansión y contracción sin riesgo de rotura.

4. Describa el funcionamiento del termómetro bimetálico.

El termómetro bimetálico es un instrumento utilizado para medir temperatura mediante la contracción y expansión de dos distintas aleaciones metálicas de alto y bajo coeficiente de dilatación. Los termómetros bimetálicos están constituidos por un tubo en cuyo interior está colocada una espiral helicoidal bimetálica. Dicha espiral está soldada por un extremo a la parte inferior del tubo y por otra a una varilla de transmisión, a su vez conectada a una aguja indicadora.

Funcionamiento de los termómetros bimetálicos

Las aleaciones metálicas, la de alto y bajo coeficiente de dilatación, al ser expuestas a determinada temperatura, transmiten un movimiento giratorio a una aguja indicadora, es decir, las variaciones de temperatura causan que el bimetal sufra una deformación, esta se transmite a la aguja indicadora Los termómetros bimetálicos usan la diferencia de coeficiente de expansión térmica de metales disímiles para poder determinar cuál es el cambio de temperatura. Éste se proporciona mediante un movimiento mecánico, o sea, por el giro de una aguja sobre una escala graduada. 

En realidad, lo que mide la temperatura en los termómetros bimetálicos es una hélice bimetálica de respuesta rápida. Dado que el termómetro bimetálico se fabrica a partir de dos tiras de metal soldadas en frío con diversos coeficientes térmicos de expansión, éstas se tuercen en función de la temperatura y el movimiento rotatorio se transfiere con baja fricción a la aguja indicadora.

5. Mencione algunas aplicaciones de los indicadores de temperatura siguientes:

-Termómetro bimetálico.El uso de los termómetros bimetálicos es muy extenso ya que están diseñados para resistir las condiciones de trabajo más rigurosas, estar en contacto con fluidos de proceso agresivos o ambientes adversos. Gracias a que son ideales para medir la temperatura directamente, por tanto, las industrias que más los emplean son:

La alimentaria De conservación Farmacéutica Química Petroquímica Papelera

-Termómetro de bulbo de mercurio.

Existen dos tipos de termómetros de mercurio. El primer tipo mide tanto la temperatura de interiores como de exteriores. El segundo tipo, utilizado en medicina, mide la temperatura corporal.

-Termopar.Tipo E (cromel/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.

Tipo J (hierro/constantán): su rango de utilización es de –270/+1200 °C. Debido a sus características se recomienda su uso en atmósferas inertes, reductoras o en vacío,

Tipo T (cobre/constantán): ideales para mediciones entre -200 y 260 °C. Resisten atmósferas húmedas, reductoras y oxidantes y son aplicables en criogenia.

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.

Tipo B (Pt-Rh): son adecuados para la medición de altas temperaturas superiores a 1800 °C.

Tipo R (Pt-Rh): adecuados para la medición de temperaturas de hasta 1300 °C.

Tipo S (Pt/Rh): ideales para mediciones de altas temperaturas hasta los 1300 °C.

6. ¿Qué es zona umbral y zona de saturación de un instrumento?

Zona de saturación :

Es el área en la cual el instrumento ha sobrepasado su capacidad máxima de operación por lo que se presenta un comportamiento distinto a la operación normal y por lo tanto, no confiable.

Zona de umbral:

El umbral es la mínima desviación respecto del valor cero de la magnitud que se mide, que es apreciable en la respuesta del equipo.

7. Diga porque hay diferentes tiempos de respuesta en los indicadores de temperatura mencionados con anterioridad.

Depende con el material del que estén hechos y la capacidad de medición de temperatura que posean, así como el proceso químico o proceso de transformación de la materia que estén midiendo.

8. ¿Cuál será el procedimiento más adecuado para calibrar un termopar?, indique que material usaría y como lo adaptaría en el laboratorio.

1.Llenar un contenedor térmico con agua. Calentar el agua a 30 grados Celsius y encender el dispositivo termopar. Conectar cada cable del multímetro a un extremo del termopar.

2. Colocar una unión del termopar en el agua y dejar que el voltaje se estabilice. Esto ocurre cuando el voltaje deja de fluctuar a excepción del último dígito. Registrar la parte estable del voltaje del multímetro.

3. Aumentar la temperatura del agua a 35 grados Celsius y registrar el voltaje. Repetir este procedimiento para cada aumento de 5 grados en la temperatura desde 35 a 60 grados Celsius.

4. Medir la temperatura ambiente y buscar el voltaje para el tipo de termopar en la temperatura de la habitación.

Universidad Nacional Autónoma de México.

Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán.

CAMPO 1

Ingeniería Química

Laboratorio Experimental Multidisciplinario I

MEDICION DE TEMPERATURA

Prof: Celestino Silva

Grupo: 1302

Vega Hernández María Fernanda.