tema 7 medidores temperatura presion control grado 2014 2015

TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA

Es una de las variables de proceso más importantes y más difíciles de medir.

Los cinco métodos típicos de medida se basan en:

E ió- Expansión- Estado de agregación- Resistencia eléctrica

P t i l t lé t i- Potencial termoeléctrico- Intensidad de radiación- Frecuencia de resonancia de un cristal

Boltzman: relaciona Ec con temperatura:

kTmv23

21 2

KJk 2310.38,1 (cte de Boltzman)


EscalasFahrenheit 1724C l i 1942 K ºC 273Celsius 1942 K = ºC +273Kelvin 1848 ºF = 1,8ºC+32Ranking 1859 ºR=ºF+459=1,8K

MEDIDORES

1 T ó t d ió (dil t ió )1 Termómetros de expansión: (dilatación)2 Termómetros de bulbo con capilar3 Termómetros de expansión (gases)4 Termómetros bimetálicos4 Termómetros bimetálicos

SENSORES Y SONDAS

1 RTD2 TERMISTORES3 TERMOPARES3 TERMOPARES

PIROMETROS

TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Termómetros

Termómetros de Expansión (Dilatación)

Termómetros de Bulbo con Capilar

Efecto expansión - contracción

Hg, alcohol, pentano, tolueno Indicador, registro control

Sólo indicador. Se suelen poner en En válvulas autoreguladorasSó o d cado Se sue e po e etanques de almacenamiento

En válvulas autoreguladoras.De -150 a +600ºC

TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Termómetros

Termómetros de Expansión de gases

Reguladores y controladoresBulbo metálico lleno de gas

Un aumento de temperatura provoca expansión de gas y, por tanto aumento de presión

Reguladores y controladores.Bulbo metálico lleno de gas.

presión.

T ó t Bi táliTermómetros Bimetálicos

Dos láminas metálicas con distinto coeficiente de dilatación, unidas, rectas o curvas, espirales o hélices.

La diferencia de temperaturas provoca la expansión o contracción, y el i i t di t t it j i di d

Indicador, registro y control.

movimiento correspondiente se transmite a una aguja indicadora.

d cado , eg st o y co t o

De -150 a +600ºC

TEMA 3 MEDIDORES DE TEMPERATURA: Sensores o Sondas

RTD (Resistance Temperature Detector)

Los termómetros de resistencia sebasan en este principio: al aumentarla temperatura, aumenta la resistenciadel conductor que forma el elementopropio de la resistencia

SONDA El material que forma el conductor secaracteriza por el llamado “coeficiente

Pt: tendencia lineal, más caro.Ni: menos lineal, más barato.

pde temperatura de resistencia ” queexpresa, a una temperaturaespecificada, la variación de resistencia

Precisión: 0 1 0 5 % para Pt

p = 0,5-5 sen ohmios del conductor por cada gradoque cambia su temperatura.

MUY EXACTOSPrecisión: 0,1 – 0,5 % para PtCampo: -100ºC a 600ºC (Pt); -100ºC a 300ºC (Ni)

MUY EXACTOSHasta 850ºC


RTD (Resistance Temperature Detector)

La resistencia va unida a un puente de Wheatstone que permite su función

Puente de Wheatstone de tres hilos: el más utilizado. Ventaja: la medida no es

p q pcomo indicador, registro control

afectada por causa de la variación adicional de resistencia propia del puente.


Termistores (Thermally Sensitive Resister): Mezcla de metales, semiconductores.

NTC: negative temperature coefficient; si se emplea a temperaturas mayorespierde sus propiedades y R aumenta.

Sensibilidad: 10 Ohmnios/ºC

Campo: 40ºC a 100ºC ó 150ºC 0 5 10 Campo: -40ºC a 100ºC ó 150ºC.p = 0,5-10 s

Utiles en circuitos de compensación.


TERMOPARES

Dos materiales unidos por los extremos se mide la diferencia de potencial p pentre ambos cuando están a distinta temperatura

Termopar 1-6C

mVº100

Tres tipos de termopares según la soldadura:

-Soldadura interior: dentro de la funda metálica. p-Soldadura con toma de tierra justo en la funda.S ld d t i -Soldadura exterior p


TERMOPARES

Miden mv. Se emplean transductores ytransmisores para el autoequilibrado.

Niquel

Platino


TERMOPARES

Termopares comerciales

Pueden emplearse como indicadores y registradores y pueden estarconectados varios a un aparato o cada uno a uno (poco frecuente).Suele ir siempre a panel. Muy rápidos, exactos y resistentes.


TERMOPARES

Intervalo de temperatura

Hierro constantan 0 – 1100

temperatura

Cromel alumel 0 – 1400

Pt – PtRh 13% 0 – 1700

Pt – MTRH 10% 0 - 1760

Normas ISA (Instrument Society of America)

M á id t i t tMuy rápidos, exactos, resistentes.


TERMOPARES: tipos, campo y tolerancia


PIROMETROS DE RADIACION

Los pirómetros de radiación miden la temperatura de un objeto sin contactofísico con él. Se fundan en la ley de Stefan-Boltzmanm que dice que laintensidad de energía radiante emitida por la superficie de un cuerpoaumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperaturaabsoluta del cuerpo, es decir, W = K T4

Pirómetros ópticos: 0,45 micras para el color violeta hasta para 0,75 micraspara el rojo

Pirómetros de radiación total :0,1 micras para la radiación ultravioleta hasta 12 micras para las radiaciones infrarrojasinfrarrojas


PIROMETROS OPTICOS

Para medida de temperatura a distancia (sin contacto físico)

Se mide la radiación térmica (I.R.) emitida por el cuerpo. Se recoge por célulasFotoeléctricas sensibles a infrarrojos que producen corriente eléctricaproporcional a la radiaciónproporcional a la radiación.

Células de sulfuro de Cadmio (SCd) 100º - 2400ºCCélulas de sulfuro de Plomo (SPb) 800º - 3500ºCCélulas de sulfuro de Plomo (SPb) 800 3500 COtros tipos más modernos -40ºC – 3000ºC

TEMA 3 MEDIDORES DE PRESION

Protección del personalProtección de equiposEspecificación de condición experimental del proceso

Mercado: 20% corresponde a medidores de presión

E l l t d did d ió illEn general, los aparatos de medida de presión son sencillos:

- Aparatos secos – elásticosAparatos con carga de líquidos (agua mercurio glicerina aceites)- Aparatos con carga de líquidos (agua, mercurio, glicerina, aceites).

- Aparatos con elementos electrónicos (electromecánicos)


Tipos de presiones: Unidades:

AbsolutaManométricaDiferencialV í

SI: Pascal = N/m2Atm = 760 mmHg1 mmHg = 1 Torr1 t té i 1 k / 2 735 5 H (k kil di )Vacío 1 atm técnica = 1 kp/cm2 = 735,5 mmHg (kp = kilopondio)1 bar = 100000 Pa1 atm absoluta = 750 mmHg1 cm H2O 100 Pa1 cm H2O = 100 Papsi

Clasificación:

1. Manómetros de columna de líquido

Clasificación:

2 S M á i d P ió2. Sensores Mecánicos de Presión

3. Sensores Electromecánicos de Presión

4. Transductores para medida de vacío


TIPOS DE MEDIDORES

1. Manómetros de columna de líquido

1.1 De tubo en U con rama cerrada 1 2 De tubo en U con ramas abiertas1.2 De tubo en U con ramas abiertas

Miden presión absoluta Sobrepresión atmosférica, manométrica y diferencial

MEDIDA DIRECTA DE PRESIONES


TIPOS DE MEDIDORESTIPOS DE MEDIDORES

1.3 De una rama1.4 De tubo inclinado

A1/A2

Si (A1/A2)<<1/1000, gran exactitudSi (A1/A2)<<1/1000, gran exactitud

Medir presiones muy

2. Sensores Mecánicos de Presión

p ypequeñas.

Tienen su fundamento en ley de Hooke: deformación proporcional al esfuerzo aplicado

2.1 Tubos Bourdon


TIPOS DE MEDIDORES

2.1 Tubos Bourdon

2 1 2 Espiral2 1 1 Tipo C 2 1 3 Hélice2.1.2 Espiral2.1.1 Tipo C 2.1.3 Hélice


2.2 Diafragmas o Cápsulas

Disco metálico flexible. Convierte presión en desplazamiento

Varios tipos:PlanosOnduladosOnduladosCápsulas simplesCápsulas múltiples

Ejemplo de cápsulas múltiples


2.3 Fuelles

Similares a diafragmas. Presión produce desplazamiento

Ejemplo de doble fuelle (con relleno de líquido)



3.1 Transductores capacitivos:

Miden la variación de capacidad (condensador eléctrico) de un fluido contenido entre dos membranas separadoras



3.2 Transductores de galgas extensiométricas:

Miden la variación de resistencia eléctrica de una galga

3 3 Transductores piezoeléctricos:3.3 Transductores piezoeléctricos:

Miden el voltaje creado al deformar ciertos cristales (cuarzo, TiBa)

3.4 Transductores inductivos

Miden la tensión en bobinas al variar un núcleo móvil


3.4 Transductores inductivos

Miden la tensión en bobinas al variar un núcleo móvil

3 5 T d t d i d t3.5 Transductores de semiconductor


ESPECIFICACIONESESPECIFICACIONES

TIPO CAMPO (kg/cm2 ó at) PRECISION (en % RangoTIPO CAMPO (kg/cm2 ó at) PRECISION (en % Rangospan)

Bourdon C 0 -1 0,1 – 5 %

Espiral 0 - 1400 0,1 – 5 %

Helice 0 - 7000 0,1 – 5 %

Diafragmas 0 - 70 0,5 – 1 %

Capsulas 0 - 70 0,1 – 5 %

Fuelles 1 - 140 0,1 – 5 %


Criterios de selección:Tipo de fluidoTipo de fluidoResistencia Química (corrosión)Campo de presión a medirPrecisión requerida repetitividad etcPrecisión requerida, repetitividad, etc.Precio / mantenimiento / calibración

4. Transductores para medida de vacío : (P < 1 atm)

4.1 Manómetros de diafragma (capacitivos) de 1 atm a 10-4 mbar (bajo vacíoa alto vacío))

4.2 Manómetros de conductividad: miden la temperatura por transferencia de calor entre una zona caliente y otra fría de un recintoentre una zona caliente y otra fría de un recinto.


4.2.1 Tipo Pirani: termoresistencia.

4.2.2 Tipo termopar: termopar

4.3 Barómetro de ionización

4.4 Para ultravacío y alto vacío

OTRAS APLICACIONES DE LA MEDIDA DE LA PRESIÓN:Medida de nivel: de tanques , depósitos. Se basan en medir presión estática (hidroestática)

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