Siemens Austral-Andina / Argentina / Sector IndustriaGabriel Asaa

S & CInstrumentacin de proceso

yanaltica

Capitulo II

Temperatura

Temperatura

Cmo Viaja el Calor?1-Conduccin (en slidos)

2-Conveccin:(En lquidos y gases)

Imagen trmica infrarroja mostrando como hierve el aceite en una sartn

3-Radiacin: conocida tambin como radiacin infrarroja,es un tipo de radiacin electromagntica (o luz).

Imagen trmica de la galaxia

Temperatura

En el sistema mtrico el calor se mide en unidades llamadas julios,En el sistema britnico se mide en Unidades Trmicas Britnicas (BTU).El calor tambin se puede medir en caloras.

.

Un BTU es la cantidad de calor necesaria para subir la temperatura de una libra de agua un grado Fahrenheit. 1 BTU = 1,000 Julios Una calora es la cantidad de calor necesaria para subir la temperatura de un gramo de agua un grado Celsisus. 1 calora (cal) = 4.186 Julios

Unidades

Temperatura

Ampliamente usado en medicin de temperaturas en hornos industriales.

Mala10

20650 ms1200 msPirmetro ptico

Salida baja; el mas resistente a la oxidacin a temperaturas altas

Buena0.25

0.5-15 a 16500 a 3000TermoparPlatino - Platino con 10% de sodio

Resistente a la oxidacin a temperaturas altas

Buena0.25

0.5-180 a 1200-300 a 2200TermoparCromel - Alumel

Superior en atmsferas reductorasBuena0.25

0.5-180 a 650-300 a 1200TermoparHierro - Constantn

Buena0.25

0.5-180 a 350-300 a 650TermoparCobre - Constantn

Util para los circuitos compensadores de temperatura; las cuentas termistores pueden obtenerse en tamaos muy pequeos.

Muy bueno0.01

0.02-70 a 250-100 a 500Termistor

El mas exacto de todos los mtodosDe regular a bueno

0.0025

0.005-180 a 1000-300 a 1800Termmetro de resistencia elctrica

Ampliamente usados como dispositivos simples de medicin de temperatura

Mala0.25

0.5-70 a 550-100 a 1000Cinta bimetlica

Mala1

2-4 a 20020 a 400b. Presin de vapor

Ampliamente usados en las mediciones industriales de temperatura.

Mala1

2-100 a 550-150 a 1000a. Liquido o gasTermmetro de expansin de fluido

Exactitud de 0.1F (0.05C que puede obtenerse con termmetros calibrados especialmente.

Mala0.25

0.5-40 a 550-35 a 1000c. Mercurio lleno con gas

Exactitud de 0.1F (0.05C que puede obtenerse con termmetros calibrados especialmente.

Mala0.25

0.5-40 a 300-35 a 600b. Mercurio

Usados como termmetros baratos para temperaturas bajas.

Mala0.5

1-70 a 65-90 a 150a. AlcoholTermmetro de liquido en vidrio

NotastransitoriosCFCFDispositivo

RespuestaExactitud aproximada

Escalas de temperatura aplicablesAplicaciones

Temperatura

Son sensores de temperatura resistivos. Ante un aumento de temperatura hay un aumento de la resistencia elctrica .

Pt100Un tipo de RTD son las Pt100. Estos sensores deben su nombre al hecho de estar fabricados de platino (Pt) y presentar una resistencia de 100ohms a 0C. Son dispositivos muy lineales en un gran rango de temperaturas.

.Pt1000, con una resistencia de 1000ohms a 0C

RTD

Temperatura

RTD

Temperatura

RTD

Temperatura

Temperatura

RTD: 2 hilos

Temperatura

Transmisor

( ) ( )

2L1LTT

2L1LTM

2RL1RLMT

RRRRF

RRRIUUU

R

+==

+=+

=

*

*

Conexin a 2 hilos

RT

V

IM

UM

URL1

RL1

RL2

A

UT

URL2

RTD: 2 hilos

Temperatura

RTD: 3 hilos

Temperatura

Transmisor

==

+=+

=

0RRRRF

RRRRIUU

R

2L1LTT

1L2LT1LM

2RLMT

*

*

Conexin a 3 hilos

RT

V

IM

UM

URL1

RL1

RL2

A

UT

URL2

URL3

RTD: 3 hilos

Temperatura

RTD: 4 hilos

Temperatura

Transmisor

=

==

0F

IU

IU

RM

T

M

MT

Conexin a 4 Hilos

RT

V

IM

UM

URL1

RL1

RL2

A

UT

URL2

URL3

URL3

RTD: 4 hilos

Temperatura

Termopares o Termocupla (Efecto Peltier/Thomson)

Efecto Thomson

Temperatura

Tipos de TermoparesTipo K (Cromo (Ni-Cr) / Aluminio (aleacin de Ni-Al)): con una amplia variedad de aplicaciones, est disponible a un bajo costo y en una variedad de sondas. Tienen un rango de temperatura de -200 C a +1.200 C y una sensibilidad

41V/C aprox. Tipo E (Cromo / Constantn (aleacin de Cu-Ni)): No son magnticos y gracias a su sensibilidad, son ideales para el

uso en bajas temperaturas, en el mbito criognico. Tienen una sensibilidad de 68 V/C. Tipo J (Hierro / Constantn): 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 ms modernos. El tipo J no puede usarse a temperaturas

superiores a 760 C ya que una abrupta transformacin magntica causa una descalibracin permanente. Tienen un rango de -40C a +750C.

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 oxidacin de altas temperaturas, y no necesita del platino utilizado en los tipos B, R y S

que son ms caros.

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

Tipo B (Platino (Pt)-Rodio (Rh)): son adecuados para la medicin de altas temperaturas superiores a 1.800 C. El tipo B por lo general presentan el mismo resultado a 0 C y 42 C debido a su curva de temperatura/voltaje. Tipo R (Platino (Pt)-Rodio (Rh)): adecuados para la medicin de temperaturas de hasta 1.600 C. Su baja

sensibilidad (10 V/C) y su elevado quitan su atractivo. Tipo S (Hierro / Constantn): ideales para mediciones de altas temperaturas hasta los 1.600 C, pero su baja

sensibilidad (10 V/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 calibracin universal del punto de fusin del oro (1064,43 C). Tipo T: es un termopar adecuado para mediciones en el rango de -200 C a 0 C. El conductor positivo est

hecho de cobre y el negativo, de constantn. Los termopares con una baja sensibilidad, como en el caso de los tipos B, R y S, tienen adems una resolucin

menor. La seleccin de termopares es importante para asegurarse que cubren el rango de temperaturas a determinar.

Temperatura

Tipos de Termopares

Temperatura

Curvas caractersticas de Termopares

Temperatura

Termistor

PTC: (Positive Temperature Coefficient) es una resistencia variable cuyo valor se ve aumentado a medida que aumenta la temperatura.

NTC (Negative Temperature Coefficient) NTC Son resistencias de coeficiente de temperatura negativo, constituidas por un cuerpo semiconductor cuyo coeficiente de temperatura es elevado, es decir, su conductividad crece muy rpidamente con la temperatura. Se emplean en su fabricacin xidos semiconductores de nquel, zinc, cobalto, tc. La relacin entre la resistencia y la temperatura no es lineal sino exponencial (no cumple la ley de Ohm). Dicha relacin cumple con la frmula siguiente:R = A . e B/T

Temperatura

Ej. De Implementacin

Medida de la velocidad

Temperatura

Variable noElctrica

Convertidor aVariable elctrica

Ejm. Temperaturaen voltaje

T

Sensor

Amplificador

Ajuste de linealidad

Conversin deseal

Diagnostico

SalidaAnalgica/Digital

Transmisor

U/R

Sistema de medicin De temperatura

Temperatura

Instrumento de 2 Hilos

Ej. Presin

Variable de Entrada

Fuente

Variable de salida : 4 - 20 mA

Load RL

Auxiliary Power (UH)

Transmisor

++

-

Temperatura

Ej.. Presin

Variable de entrada

Fuente

Variable de salida: 0/4 - 20 mA

Carga RL

Transmisor

Carga Mxima RL 650

+

-

UM

Instrumento de 4 Hilos

Temperatura

g HART

Tiempo

20 mA

4 mA

Seal de salida

2200 Hz"0"

1200 Hz"1"

Seal de salida

Tiempo

20 mA

4 mA

Output current

g Analgica

Seal de salida

Temperatura

Temperatura

Conversor

Temperatura

Temperatura

Preguntas:

Carlos Alvarezcarlososwaldo.alvarez@Siemens.com

mailto:carlososwaldo.alvarez@Siemens.com