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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,
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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