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SENSORES DE TEMPERATURA
INTRODUCCIÓN
En la investigación se hablará más que todo de l utilidad y aplicación de cada uno de los termómetros, la tecnología a avanzado y no solo beneficia a la industria sino a todos los campos como: la medicina, los alimentos, y otras… Su utilidad es fundamental para trabajar en la industria de la química.
1. OBJETIVO GENERAL
Investigar la aplicación de los diferentes termómetros utilizados como sensores de temperatura.
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
● Determinar la información y funcionamiento de los termómetros mencionados posteriormente ● Identificar el material adecuado para la industria que se mencionara en l materia.
3. MARCO TEÓRICO
3.1. Termocuplas La termocupla es una herramienta de medición de temperatura muy útil y de amplio despliegue que normalmente se utiliza en una extensa gama de entornos científicos, industriales y de ingeniería. Su pequeño tamaño y respuesta rápida indican que son herramientas que trabajarán eficientemente en entornos peligrosos o difíciles, estos tienen la capacidad de medir de manera precisa y rápida temperaturas extremas (en cualquier lugar dentro del rango de 270°C a 2,500°C, dependiendo de su configuración específica). Un termopar o termocupla por su traducción del inglés thermocouple, es un transductor formado por la unión de dos metales distintos que produce una diferencia de potencial muy pequeña (del orden de los milivoltios) que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado
«punto caliente» o «unión caliente» o de «medida» y el otro llamado «punto frío» o «unión fría» o de «referencia» (efecto Seebeck). En instrumentación industrial, los termopares son usados como sensores de temperatura. Son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas. Su principal limitación está en la exactitud, pues es fácil obtener errores del sistema cuando se trabaja con precisiones inferiores a un grado Celsius. Existen distintos tipos de termopar que se distinguen por los rangos de temperatura que pueden detectar, el material de los metales que lo componen y el tipo de aplicación que se le dará. La principal distinción y por la cual son categorizados es la combinación de los metales que utilizan para el registro de la temperatura, que es conocida como calibración. Cada calibración de un termopar tiene diferente rango de temperatura y ambiente. Aunque la temperatura máxima depende también del diámetro del alambre, es decir un alambre muy delgado puede no alcanzar todo el rango de temperatura que resiste el metal. Tipos de termopares Como mencionamos, el tipo de termopar se define por la combinación de metales que utiliza. Los más comunes son los tipos J, K, T, E, R, S y B, pero existen otros que utilizan metales exóticos y raros que tiene un costo mayor, pero permiten la lectura de temperaturas más altas, ideales para las fundidoras e industrias similares. Todos los tipos de termopar que existen en el mercado son:
● Tipo B. Al igual que el tipo R y tipo S, utiliza metales preciosos, en la combinación: Platino/30% Rodio – Platino/6% Rodio. Diseñado para altas temperaturas con un rango que va de 0° C a 1 700° C. No debe ser insertado en tubos metálicos. Su uso más común es en la industria del vidrio. ● Tipo G. Fabricado con una combinación de Tungsteno – Tungsteno/26% Renio. Con un rango de temperatura de 0° C a 2 320° C. Se debe tener cuidado en su uso, puesto que sus materiales son frágiles. No es muy práctico para temperaturas menores a 399° C y no es apto para su uso en atmósferas oxidantes. ● Tipo C. También es un termopar a base de tungsteno. La combinación de metales que usa es: Tungsteno/5% Renio – Tungsteno/26% Renio. Tiene el mismo rango de temperatura que el tipo G (0° C a 2 320° C). Su uso se recomienda únicamente para temperaturas muy altas y en atmósferas no oxidantes. ● Tipo D. Usa una combinación de Tungsteno/3% Renio – Tungsteno/25% Renio, con un rango de temperatura de 0° C a 2 320° C. 3.2. Termómetros de Resistencia Electrica Los termómetros de resistencia o termómetros a resistencia son transductores de temperatura, los cuales se basan en la dependencia de la resistencia eléctrica de un material con la temperatura, es decir, son capaces de transformar una variación de resistencia eléctrica en una variación de temperatura. El termómetro de resistencia se utiliza para medir una temperatura entre los 200 °C y los 3568 °C El termómetro de resistencia funciona en un intervalo de -200 °C a +850 °C hasta una temperatura de +1760 °C con una resolución de 0,1 °C en todo el rango de medición. La resistencia eléctrica es un parámetro muy adecuado, ya que en muchos casos suele aumentar linealmente con la temperatura. Se dice que una determinada propiedad X es termométrica, o sea que se puede utilizar para medir la temperatura T, cuando la relación entre X y T es lineal: X = k∙ΔT
3.2.1. Características del termómetro de resistencia Los termómetros de resistencia tienen las siguientes características: -Son de funcionamiento muy simple. El elemento sensor consiste en un alambre fabricado de metal, siendo los más empleados el platino, níquel, tungsteno y cobre. -Ofrecen una lectura rápida. -Alta precisión. -Operan en un amplio rango de temperaturas. 3.3. Termómetros Bimetálicos Los termómetros bimetálicos son instrumentos que se utilizan para medir la temperatura basándose en los principios de contracción y de expansión de 2 aleaciones metálicas diferentes una con un alto coeficiente de dilatación y la otra con uno bajo. Un termómetro bimetálico sirve para medir la temperatura a través de la contracción y expansión de diferentes aleaciones de metales. La medición se lleva a cabo mediante la mayor o menor coeficiente de dilatación de cada uno de los metales. Es un instrumento muy eficiente para medir altas temperaturas de líquidos.
Funcionan detectando y cuantificando los cambios en una propiedad física que varía con la temperatura, como el volumen de un líquido, la longitud de un metal o la resistencia eléctrica de un material. Termómetros de Gas: Se basan en la ley de los gases ideales, donde el volumen de un gas varía con la temperatura. Termómetros de Cambio de Color: Utilizan compuestos químicos que cambian de color en respuesta a los cambios de temperatura. 3.5. Termometros Basados en el cambio de presión. El termómetro es un instrumento de medición de temperatura. Desde su invención ha evolucionado mucho, principalmente a partir del desarrollo de los termómetros digitales. Inicialmente se fabricaron aprovechando el fenómeno de la dilatación, por lo que se prefería el uso de materiales con elevado coeficiente de dilatación, de modo que, al aumentar la temperatura, su estiramiento era fácilmente visible. La sustancia que se utilizaba más frecuentemente en este tipo de termómetros ha sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio que incorporaba una escala graduada, pero también alcoholes coloreados en termómetros grandes. El creador del primer termoscopio fue Galileo Galilei; este podría considerarse el predecesor del termómetro. Consistía en un tubo de vidrio terminado en una esfera cerrada; el extremo
abierto se sumergía boca abajo dentro de una mezcla de alcohol y agua, mientras la esfera quedaba en la parte superior. Al calentar el líquido, este subía por el tubo. El termómetro es un instrumento de medición de temperatura. Desde su invención ha evolucionado mucho, principalmente a partir del desarrollo de los termómetros digitales. 3.6. Pirometros de radiación. Un pirómetro en un instrumento utilizado para medir, por medios eléctricos, elevadas temperaturas por encima del alcance de los termómetros de mercurio. Este término abarca a los pirómetros ópticos, de radiación, de resistencia y termoeléctricos. Los pirómetros de radiación se fundan en la ley de Stefan - Boltzman y se destinan a medir elevadas temperaturas, por encima de 1600 °C mientras que los pirómetros ópticos se fundan en la ley de distribución de la radiación térmica de Wien y con ellos se han definido puntos por encima de 1063 °C en la Escala Internacional de Temperaturas. Las medidas pirométricas, exactas y cómodas, se amplían cada vez más, incluso para temperaturas relativamente bajas (del orden de 800 °C). Desde el punto de vista de la medición de temperaturas industriales, las longitudes de onda térmicas abarcan desde las 0.1 micras para las radiaciones ultravioletas, hasta las 12 micras para las radiaciones infrarrojas. La radiación visible ocupa un intervalo entre la longitud de onda de 0.45 micras para el valor violeta, hasta las 0.70 micras para el rojo.
● Datos 3.8. Ejemplos de procesos Controlados. Los procesos controlados son procesos en la mente que requieren una gran cantidad de recursos mentales de una persona. Generalmente, el procesamiento controlado se realiza mejor cuando solo se lleva a cabo una actividad controlada. Los procesos automáticos son procesos que utilizan pocos recursos mentales y varios de estos pueden tener lugar al mismo tiempo. Ambos tipos de procesamiento requieren recursos cognitivos. Cognición es el nombre de la actividad mental de procesar información sobre el mundo que nos rodea y decidir qué hacer con esa información. Un ejemplo de un proceso controlado, como se menciona en la introducción, es conducir un automóvil. Para conducir un automóvil de manera segura y exitosa, los recursos cognitivos deben dividirse entre las tareas de vigilar la carretera (dirección, señales de tráfico, peligros), atender el resto del tráfico (luces de freno, señales de giro) y otras tareas diversas. Además, dado que las manos y los pies están involucrados en la dirección y la aceleración, esas tareas también requieren recursos cognitivos. Tenga en cuenta que es posible realizar varias instancias de procesamiento controlado a la vez. Sin embargo, la calidad de todos los procesos se verá afectada de alguna manera. Es posible tener una conversación por teléfono celular, jugar con la radio y conducir un automóvil al mismo tiempo. Pero este tipo de comportamiento puede provocar un accidente en la carretera. Estos accidentes son parte de la razón por la que existen leyes que rigen el envío de mensajes de texto y hablar por teléfono mientras se conduce. Bibliografia. Industrial, J. (s. f.). ¿Dónde se usan los transductores de presión? https://www.jmi.com.mx/literatura/blog/item/39-tipos-y-aplicaciones-de-los- termopares.html#:~:text=Los%20m%C3%A1s%20comunes%20son%20los,Tipo %20J. Zapata, F. (2020, 19 noviembre). Termómetro de resistencia: características, funcionamiento, usos. Lifeder. https://www.lifeder.com/termometro-de-resistencia/
Que son los Termómetros y cuáles se usan en Laboratorios. (2023, 16 agosto). Centro Integral de Servicio Para Laboratorio. https://www.cislab.com.mx/blog/el-blog-del-quimico-1/que-son-los- termometros-y-cuales-se-usan-en-laboratorios-59#:~:text=Term%C3%B3metros%20de%20Gas%3A %20Se%20basan,a%20los%20cambios%20de%20temperatura. https://es.wikipedia.org/wiki/Term%C3%B3metro https://www.equiposylaboratorio.com/portal/articulo-ampliado/pirometros-de-radiacion https://sstraining.es/2019/11/que-es-un-sistema-de-conexion/ https://estudyando.com/procesamiento-controlado-en-psicologia-definicion-y-descripcion-general/
