Tema 5: Concepto de Temperatura

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1 Tema 5: Concepto de Temperatura La temperatura es una de las magnitudes mensurables más importantes Históricamente: pasos para definir una escala de Tª Galileo al reconocer que era una magnitud mesurable (fluía de un cuerpo caliente a uno frío) Gabriel Fahrenheit ( ) 1736) perfecciona el termómetro de mercurio graduándolo con dos puntos fijos Temperatura de una mezcla de agua, hielo y cloruro de amonio La temperatura de la sangre humana Anders Celsius (1742) propuso como referencia Los puntos de fusión y ebullición del agua denominó 100ºC y 0ºC0 Estas denominaciones se invirtieron para dar lugar a la actual escala e Celsius (Denominada así desde 1948) A principios del siglo XIX: Wiliam Thomson desarrolló una escala de temperaturas basada en la TermoDinámica (coeficiente de expansión de los gases ideales) 1

2 Tema 5: Escalas de Temperatura Tª de un objeto: es una medida de su energía Propiedad que determina si está en equilibrio térmico con su ambiente Si transcurre un tiempo necesario el objeto llegará al equilibrio io térmico y cesarán las transferencias de calor Escalas absolutas de Tª de un objeto: asignando valores numéricos de: Posición del cero: se asigna T= K al estado en el que hay equilibrio entre las tres fases s, l, g del agua la energía térmica es nula Tamaño de la unidad de medición: Grado Kelvin (Tª de fusión y ebullición del agua difieren 100 K) Sistema Internacional Grado Rankine (Tª de fusión y ebullición del agua difieren 180 R) T (K)=(100/180) T(R) Escalas relativas de Tª de un objeto: Posición del cero : T(C)=T(K) , la cantidad de energía de un grado Celsius y uno Kelvin es la mima También la cantidad de energía de un grado Fahrenheit y Rankine es la misma, pero T(F)=T(R) La equivalencia: T(F)=1.8 * T(C)+32 2

3 Tema 5: Sensores de Temperatura La Temperatura no se mide directamente La expansión de un líquido El cambio en una resistencia, etc. Sensores de Temperatura se observan sus efectos: Necesario estudiar la linealidad del efecto observado Resistivos: : (Resistance( Temperature Detectors) RTDs Uso muy frecuente: cubren un rango de Tª de -100 ºC a + 800ºC, gran precisión y repetibilidad: Principalmente de dos tipos: RTDs Metálicos (más precisos y más estables) RTDs Semiconductores o Termistores (son más baratos y más sensibles) Termoeléctricos o termopares: Efecto Seebeck, Peltier y Thomsom (más versátiles) Sensores de temperatura basados en dispositivos electrónicos integrados diodos (uniones p-n) De estos diferentes sensores de temperatura son muy diferentes: El rango de medida, la precisión, la facilidad de uso La mejor elección dependerá de la aplicación y del rango de Tª 3

4 Tema 5: Sensores de Tª Resistivos:RTDs Sensores de Temperatura resistivos: RTDs metálicos PRINCIPIO FISICO: : los átomos del metal vibran al aumentar la Tª R aumenta la probabilidad de colisión de los electrones resistencia (al al paso de corriente eléctrica) aumenta con la Tª l A R R 1. R 0 es el valor de resistencia a T=0) 2. El número de variables a i depende del material (Coeficientes de Callendar-Van Dusen) 3. Si T aumenta R aumenta l l A A Métodos para convertir los valores de Resistencia a Tª Consultando una tabla y transformando la correspondiente R se utiliza en programas de software no sirve en medidas a tiempo real La utilización de una ecuación polinómica.. La dependencia de R con la Tª para la mayoría de materiales utilizados 2 3 R R a T a T a T 4 su se considera que las deformaciones longitudinales (l) y de área (A) son despreciables el efecto principal se manifiesta a través de cambios en +tº Símbolo para una R con dependencia intrínseca de Tª y variación lineal

5 Tema 5: RTDs metálicos Los materiales más utilizados requieren al menos a 1, y a 2 para una representación correcta de la resistencia El Platino (Pt): a 1 = K; a 2 = K 2 Hasta 650ºC: a 1 T> 10 a 2 T 2 Es el más utilizado (el más lineal): PTD El Níquel (Ni) El Cobre (Cu) La construcción de un RTD metálico 1. La configuración clásica RTD consta de: Un cable de Platino de longitud L arrollado sobre Una bobina de cristal o cerámica 2. Otra configuración se construye: depositando una película conductora sobre un substrato no conductor En ambos casos, finalmente se encapsula en un material protector y se incluyen los conectores para realizar las tomas de temperatura (thermocouple( probes) diferentes técnicas: 5 Keithley.Instruments, 2001 J. Turner, et al. 1999

6 Tema 5: RTDs metálicos Las limitaciones de los RTDs metálicos No se pueden medir Tª próximas ni superiores a la Tª de fusión del conductor Para medir una Tª el sensor debe estar a esa Tª posible autocalentamiento Es muy importante el coeficiente de disipación de calor: (mw/k) La posible presencia de deformaciones mecánicas ( galgas extensiometricas) provocan también un cambio en R Las ventajas de los RTDs metálicos La sensibilidad es 10 veces superior a los termopares, Alta repetibilidad Exactitud en el caso del Pt En el rango lineal, la variación de R : Bajo coste en el caso del Cu, Ni R R0 1 a1 T Coef. de Tª de la Resistencia (TCR) o sensibilidad relativa TRC dr / dt R R R R T 0 0 TRC 0º R1 R º 0º R1 2º C º TRC 100º R R 101º 100º R99 2º C Para materiales con TRC lineales se define un valor promedio (por ejemplo entre 0º y 100º C) º 6

7 Ejemplos de RTDs metálicos Tema 5: RTDs metálicos J. Turner, et al Para los RTDs de Pt se han emitido especificaciones internacionales de las características deben cumplir: Norma IEC-751 El más importante es el Pt 100 7

8 Tema 5: RTDs metálicos Norma IEC

9 Tema 5: RTDs metálicos Norma IEC

10 Tema 5: RTDs metálicos Tipos de RTDs metálicos Existen Existen diferentes terminaciones: helicoidales de libre deformación para aplicaciones de laboratorio, industriales, etc. www. omega.com 10

11 Tema 5: RTDs metálicos Tipos de RTDs metálicos RTDs de película delgada 11

12 Tema 5: RTDs metálicos Para medir la resistencia del RTD para luego convertirla a Tª Debemos un RTD a un DMM : se utilizan puentes de Wheatstone Al igual que en multímetros, se utiliza la configuración de medida en cuatro hilos para que las resistencias del cableado no den lugar a error Keithley Keithley Puente con dos-hilos y RTD Puente con 4-hilos y RTD VM Conociendo el valor de RTD y el coeficiente TCR RTD se obtiene I la Tª RTD 12

13 Tema 5: RTDs metálicos Aplicaciones de RTDs metálicos La aplicación inmediata medida de temperaturas W. Siemens en 1871 propuso el Pt para esta medida y se continúa empleando para rangos de Tª de ºC hasta ºC En aplicaciones donde el Pt resulte caro, se emplea el Niquel o el Wolframio a Tª elevada Los RTDs de película fina son más económicos que los de bobinado Aplicaciones industriales múltiples: Automóviles: Tª del aire de entrad al motor, Tª del habitáculo (para el aire acondicionado, las sondas en los parachoques miden la temperatura de la carretera o presencia de hielo) Múltiples aplicaciones en electrodomésticos Edificios y fábricas: medidas para controlar el consumo de agua caliente, medir la Tª de gases en chimeneas, combustiones de calderas, etc. También es posible con RTDs de Pt medir la velocidad de un fluido en lo que se denomina la anomometría de hilo caliente. 13

14 Tema 5: RTDs semiconductores: Termistores Sensores de Temperatura resistivos: RTDs semiconductores o termistores (thermistor: thermally sensitive resistor) Son sensores basados en dispositivos semiconductores pasivos Ventajas de los Termistores comparados con los RTDs metálicos Son sensores más pequeños que los RTDs metálicos Por tanto responden a pequeños cambios de temperatura Son relativamente frágiles Ofrecen un rango de valores de resistencia más amplios: : desde k - M Comparados con los RTDs metálicos, el TCR es elevado mayor cambio en Tª por grado ºC. No son necesarias las técnicas de instrumentación con hilos para la medida Pueden utilizarse entradas de instrumentos de elevada ganancia Desventajas/limitaciones de Termistores frente a los RTDs metálicos Son dispositivos que se utilizan para Tª baja: -50 ºC hasta 150 ºC Rango de temperaturas pequeño comparado con RTDs metálicos y termopares Su respuesta es muy poco lineal No están tan estandarizados como los RTDs metálicos y termopares 14

15 Tema 5: RTDs semiconductores: Termistores Clasificación de Termistores según al coeficiente de temperatura (TCR) : Positivo:se denominan PTCs (Positive Temperature Coeficient) +tº PTC Negativo: se denominan NTCs (Negative Temperature Coeficient) -tº NTC PRINCIPIO FISICO: : se basan en la dependencia de la resistencia de los semiconductores con la Tª Al aumentar la Tª aumenta el nº de portadores se reduce la se reduce la R TCR negativo R l A 1 l q n Si el semiconductor está muy dopado el SC adquiere propiedades metálicas y en un margen de Tª limitado muestra (como un RTD) un TCR positivo 15

16 Tema 5: RTDs semiconductores: Termistores Método para convertir los valores de Resistencia de Termistores a Tª NTCs: en un margen de Tª reducido (50ºC), la dependencia se puede considerar de tipo exponencial : - tº NTC R T R0 exp B 1/ T 1/ T0 1. R 0 es el valor de resistencia a T=25ºC u otra T de referencia 2. T 0 = esa Tª de referencia en K 3. B = Tª característica del material (toma valores entre 2000 K K) 4. B = no es totalmente constante con el material 5. Si T aumenta R disminuye Variación con Tª de R de diversos termistores NTCs J. Turner, et al (Documentación Thermometrics) 16

17 Tema 5: RTDs semiconductores: Termistores Por analogía con los RTDs, en los NTCs se puede definir: Coef. de Tª de la Resistencia (TCR) TRC dr / dt R B T 2 -tº NTC R T R 1 / T 0 exp B / T 1 0 TRC o sensibilidad relativa indica la variación relativa de la resistencia con la Tª Este TRC no es constante en un termistor Como.R 0 no es constante el sensor es no lineal: no se ha conseguido normalizar curvas de termistores del modo realizado con RTDs o termopares Hay una gran dispersión entre precios y resultados de diferentes fabricantes A T=25ºC y con B=4000 K, resulta que =-4.5 %/K superior a la del RTD PT100 sensibilidad 10 veces 17

18 Tema 5: RTDs semiconductores: Termistores Los fabricantes que han conseguido desarrollar un buen proceso de fabricación Proporcionan tablas y figuras muy detalladas de R=f(T) Generalmente, también especifican el máximo margen error del Termistor con respecto a la tabla. 18

19 Tema 5: Termistores Tipos de RTDs semiconductores o Termistores con NTC Distintas formas de los Termistores NTC J. Turner, et al (cortesia de Fenwal Electronics) 19

20 Tema 5: Termistores Acondicionamiento de la señal para Termistores con NTC Al presentar un coeficiente TCR elevado, no son necesarias configuraciones sensibles: puentes El montaje experimental standard El cálculo de la resistencia a través de la ley de Ohm Keithley Keithley Circuitos de Termistores con 2 hilos Circuitos de Termistores con 4 hilos 20

21 Tema 5: Termistores Linealización de Termistores con NTC A veces se usa el NTC como un sensor linealizado resistencia R en paralelo: R T R 1 / T R O =25 K y B=4000 K R 18. 5K 0 exp B / T 1 0 R T R - tº utilizando una NTC linealizado J. Turner, et al De esta manera, la variación con la temperatura se puede elegir de modo que : 21

22 Tema 5: RTDs semiconductores: Termistores Método para convertir los valores de Resistencia de Termistores a Tª PTCs dos tipos : +tº PTC PTCs cerámicos: cambio brusco de Tª cuando se alcanza la Tª de Curie: Positores Aplicaciones de protección térmica a motores, transformadores PTCs de silicio dopado: : variación más suave con la temperatura: Silistores El uso de PTCs es más restringido que el de NTCs J. Turner, et al Característica resistencia-tª de (a) un PTC (positor); (b) silistor 22

23 Tema 5: Sensores de Temperatura La Temperatura no se mide directamente La expansión de un líquido El cambio en una resistencia, etc. se observan sus efectos: Necesario estudiar la linealidad del efecto observado Sensores de Temperatura Resistivos: (Resistance Temperature Detectors) RTDs Uso muy frecuente: cubren un rango de Tª de -100 ºC a + 800ºC, gran precisión y repetibilidad: Principalmente de dos tipos: RTDs Metálicos (más precisos y más estables) RTDs Semiconductores o Termistores (son más baratos y más sensibles) Termoeléctricos o termopares: (más versátiles) Efectos Seebeck, Peltier y Thomsom Sensores de temperatura basados en dispositivos electrónicos integrados De estos diferentes sensores de temperatura son muy diferentes: El rango de medida, la precisión, la facilidad de uso La mejor elección dependerá de la aplicación y del rango de Tª 23

24 Tema 5: Efectos termoeléctricos: Termopares PRINCIPIO FISICO: : se basan en el efecto Seebeck El efecto Seebeck,, descubierto por el físico alemán Thomas Johann Seebeck ( ): En un circuito eléctrico compuesto por dos metales diferentes A y B en serie Las uniones entre A y B se encuentran a diferente temperatura: T y T+T Si los conductores forman un circuito cerrado aparece una corriente (I( ) Si forman un C.A.. aparece una diferencia de potencial V AB o (f.e.m. ) que depende: De la diferencia de Tª de las uniones De la naturaleza de los metales:s A, S B Coeficiente Seebeck: S AB S AB dv dt AB S A S Conversión de energía térmica a eléctrica: termopar B T T 24 A I A V B B T+T T+T

25 Tema 5: Efectos termoeléctricos: Termopares En 1834 el físico francés Jean C. A. Peltier descubrió : Efecto Peltier: Si circula una corriente a través del termopar (I)( La temperatura de una unión aumenta con respecto a otra el calor es transferido desde una unión a otra La cantidad de calor transferido: Es proporcional a la corriente I : Cte proporcionalidad: Coeficiente Peltier AB dqp AB I dt (dimensiones de tensión) El flujo de calor se invierte si la I cambia de sentido (la unión que antes se calentaba = cedía calor, ahora se enfría = absorbe calor) AB T SB SA BA Este efecto no depende de la forma o dimensiones de los conductores Efecto Peltier: : El calor es proporcional a I y no a I 2 R como en el efecto Joule Cede calor 25 A T+ T T-T I B Absorbe calor

26 Tema 5: Efectos termoeléctricos: Termopares El científico escocés William Thomson (más tarde Lord Kelvin) 1854: Efecto Thomson: : absorción o liberación de calor por parte de un conductor homogéneo con temperatura no homogénea por el que circula una corriente Dependiendo del sentido de la I en el conductor y el sentido del flujo de calor: Q T 1 I A B A B T 2 Q Absorbe calor T 1 T 2 T 1 <T 2 (a) I conductor A T 1 >T 2 (b) T Q 1 T 2 Cede calor Se absorbe calor si fluye I en sentido contraria al flujo de calor (de un punto frio al caliente) Se libera calor si fluye I de un punto caliente al frio (Los portadores se enfrían el sistema se calienta) El flujo de calor a nivel del conductor: : Coeficiente Thomsom Q 2 Thomsom de cada conductor Efecto Joule I R I 26 dt dx Efecto Thomsom

27 Tema 5: Efectos termoeléctricos: Termopares Los Termopares son sensores de Tª basados en los efectos termoeléctricos: La enegía termomotriz producida = energía térmica neta transferida + efecto Joule (para corrientes bajas es despreciable) Podemos demostrar que: S AB dv dt AB d dt AB B A T 1 T 2 <T 1 I d AB dt A A Teorema fundamental de termoelectricidad El efecto Seebeck es un resultado de la combinación de los efectos Peltier y Thomsom Cede calor Q Absorbe calor B B Todos los metales exhiben en mayor o menor medida el efecto Seebeck y el efecto es repetible si se utiliza el mismo par de materiales Aplicación de la termoelectricidad a la medida de Tª ( sensores de temperatura) 27

28 Tema 5: Sensores de Tª: Termopar Termopares: termoelectricidad para la medida de Tª Características de un Termopar ideal: La Tª máxima < Tª fusión del material Formados por dos conductores homogéneos (de una sola pieza) de distintos materiales, aleaciones no deben sufrir tensiónes mecánicas Los conductores están conectados y unidos en el extremo que servirá para tocar o acercar al objeto del cual queremos averiguar su temperatura. En un circuito se mantiene una unión a Tª constante y conocida (unión( de referencia: T ref ): esto repercute en que la tensión de salida es pequeña sensibilidad típica de µv/ºc La f.e.m. será función de la Tª a la que esté sometida la otra unión (unión( de medida: T hot ) Debemos evitar que circulen corrientes elevadas: reducir efecto Joule Si se desea una exactitud elevada, no linealidad entre la diferencia de potencial y la Temperatura V AB f (T ) La realización de termopares útiles viene limitada porque C 2 sea muy pequeño En la práctica, veremos que se hace al reves: T=f(V) V AB C1( T1 T2 ) C2( T1 T ) 28

29 Termopares: Tema 5: Sensores de Tª: Termopar A pesar de las limitaciones, los termopares presentan muchas ventajas Las ventajas más destacables son: Se Se pueden construir con una muy pequeña capacidad calorífica El rango de medición en Tª es muy amplio: - 270ºC hasta 3000 ºC Su estabilidad a largo plazo es aceptable y su fiabilidad elevada Presentan mayor exactitud que los RTD y son relativamente baratos Son muy tolerantes a condiciones duras de proceso Su pequeño tamaño hace que su respuesta sea rápida Son robustos, simples y flexibles en su utilización Permiten el uso de hilos de conexión largos (hilos de extensión) 29

30 Tema 5: Efectos termoeléctricos: Termopares Tipos de Termopares En las uniones de termopar interesa tener: resistividad elevada para tener una resistencia alta sin requerir mucha masa Para lograr estas propiedades se emplean aleaciones especiales: Níquel (90) / Cromo (10): Cromel Cobre (57) / Níquel (43) Níquel (43) / Aluminio (2) / Manganeso (3) /silicio (1): Alumel La protección frente al ambiente se logra mediante una vaina (normalmente de acero inoxidable) el espesor de la vaina afecta a la velocidad de respuesta y la robustez de la sonda Termopar industrial con vaina: 1. Conductores (diferentes) 2. Unión de medida 3. Unión de referencia 4. Hilos de termopar sin aislar 5. Hilos de termopar aislados 6. Cables de extensión (= a los del termopar) 7. Cables de compensación (diferentes de los del termopar pero con f.e.m pequeña) 8. Caña pirométrica 9. Protector (cubierta externa) y 10. Cabeza de la caña R. Pallás,

31 Tema 5: Sensores de Tª: Termopar En la tabla se recogen las características de algunos de los termopares más comunes y su designación de acuerdo con las normas ANSI-MC96.1 MC Para poder decir que un termopar determinado cumple con la norma a ANSI- MC su respuesta no debe apartarse de la tabla respectiva más del límite indicado: 31

32 Tema 5: Sensores de Tª: Termopar Podemos destacar las siguientes características: Termopares J: versátiles y de bajo coste atmosferas oxidantes o reductoras es posible su empleo en aplicación para hornos de combustión abiertos a la atmósfera Termopares K: se emplean en atmósferas no reductoras En su margen de medida son mejores que los E, J y T cuando se trata de medir en atmósferas oxidantes Termopares T: resisten la corrosión atmósferas de alta humedad Termopares E: son de mayor sensibilidad y resisten la corrosión por debajo de 0ºC0 y las atmósferas oxidantes Termopares N: resisten la oxidación y ofrecen mejor estabilidad a altas temperaturas Termopares (B, R y S), con metales nobles, tienen muy alta la resistencia a la oxidación y a la corrosión 32

33 Tema 5: Sensores de Tª: Termopares Los termopares J, T, etc. son de tipo estándar Tienen los siguientes códigos de colores de acuerdo al tipo descrito en la tabla ANSI para su fácil conexión a los instrumentos o dispositivos itivos de medición de temperatura. Para seleccionar el tipo adecuado de termopar a usar en la aplicación se debe tener en cuenta: Rango de temperatura a medir. Tolerancia y cantidad de error que permite la aplicación Es posible que el termopar toque al objeto sin que este le altere? Qué tipo de contacto físico se requiere para sensar la temperatura? 33

34 Tema 5: Sensores de Tª: Termopares La tensión de salida correspondiente a distintas Tª cuando la unión de referencia está a 0.00ºC está tabulada Esto no significa que la unión a 0.00ºC dé siempre una tensión de 0 V para cualquier termopar Al medir la tensión de una unión hay que introducir otra unión Se habla de diferencia de tensiones entre uniones a diferentes temperaturast No se habla de la tensión debida a una unión Introducimos una tabla de este tipo las temperaturas intermedias se obtienen mediante interpolación lineal Unidades de la T hot Decenas de la T hot T ref =0ºC R. Pallás,

35 Tema 5: Sensores de Tª: Termopares Ejemplo 1: Un circuito constituido por un termopar tipo J tiene una unión a 0ºC y otra a 45 ºC. Cuál es la f.e.m. en circuito abierto? Respuesta: vemos la tabla V=2.321 mv Fila correspondiente a 40 y columna correspondiente a 5 Ejemplo 2: Si en un termopar tipo J con una unión en 0ºC, se obtiene, en circuito abierto, una tensión de 5 mv Cuál es la Tª de la otra unión? Respuesta: vemos la tabla Fila correspondiente a 90 Columnas correspondientes a 95 y 96 respectivamente: mv y mv La sensibilidad de la zona = =54 µv/ºc la unión está a ºC Unidades de la T hot Decenas de la T hot 35 R. Pallás, 1998

36 Tema 5: Sensores de Tª: Termopares En la web existen tablas para los termopares de uso típico en la industria con resolución de 1ºC1 ºC,, válida para la Tª de unión de referencia de 0ºC La La relación Tª (ºC) - Tensión (mv) para un termopar tipo J (Hierro-Contantán (aleación de Cu y Niquel), según la norma ANSI-MC96.1 MC : 1982: Decenas de la T hot Centenas de la T hot 36

37 Tema 5: Sensores de Tª: Termopares Las tablas Tª (ºC) - Tensión (mv) -que son para una Tª de la unión de referencia (este caso 0ºC)- pueden utilizarse también a Tref diferentes Para ello debe hacerse la compensación de la tensión resultante : La tensión de salida del termopar es función de la diferencia Tref- Thot Si utilizamos una referencia mayor que la de la tabla, todas las s tensiones serán menores que las tabuladas Ejemplo; Supongamos tener un termopar tipo J con Tref=25 ºC La tabla indica una tensión de mv para Thot=25ºC con Tref=0ºC Para una Tª de 100ºC, en vez de mv tendremos mv-1.277=3.991 mv R. Pallás,

38 Tema 5: Sensores de Tª: Termopares En un sistema automático se emplean polinomios que aproximan estas tablas con una exactitud que depende del grado del polinomio T a0 a1 V a2v En la tabla mostramos los coeficientes a i de diferentes termopares comunes dentro del margen y del grado de aproximación especificados Si el margen de medida es amplio, en vez de emplear polinomios de orden cada vez mayor, se divide el margen en varios tramos más pequeños R. Pallás, 1998

39 Tema 5: Sensores de Tª: Termopares En la figura mostramos la característica Tensión- Temperatura de diferentes tipos de termopares 39

40 Tema 5: Sensores de Tª: Termopares Hay casos en los que el termopar es envainado en metal o sellada a en vidrio para protegerla de ambientes hostiles u aún alojada en un termopozo metálico Según la aplicación, a nivel comercial disponemos de distintos tipos de uniones Las uniones desnudas (a-d): Se emplean para medidas estáticas, pero son frágiles También tienen aplicación para medir la Tª de flujos de gases no corrosivos en los que se requiere una respuesta rápida Las uniones aisladas: : se emplean para medir en ambientes corrosivos donde además interese el aislamiento eléctrico del termopar Queda encerrado por la vaina Aislado de la vaina por un buen conductor térmico como el aceite, mercurio, aislante mineral (MgO( MgO) Unión soldada en extremos Unión soldada en paralelo R. Pallás, 1998 Hilo trenzado Termopar unido Termopar expuesto: Termopar a la cubierta: respuesta rápida encapsulado: aislamiento ambiental aislamiento eléctrico y ambiental 40

41 Tema 5: Comparación sensores Tª Características normalizadas de diferentes sensores de Tª Web de Instrumentación y Control de procesos indusstriales Argentina 41

42 Tema 5: Comparación sensores Tª Características de distintos tipos de sensores de Tª 42

43 Tema 5: Comparación sensores Tª Características de distintos tipos de sensores de Tª 43

44 Tema 5: Comparación sensores Tª El termopar es el sensor de temperatura que tiene un rango más amplio Desde la temperatura más baja obtenible hasta la Tª en la que se funden los metales que constituyen el par En la práctica pueden medir en un rango que va desde 270ºC hasta 2353 ºC, pero existen tipos especiales que abarcan rangos superiores e inferiores Las tensiones que produce el termopar son inferiores a 100 mv En cuanto a la sensibilidad En el caso más favorable (tipo 600 ºC) la sensibilidad es de 80 µv/ºc En el caso más desfavorable (tipo 900 ºC) la sensibilidad es de 8 µv/ºc La tensión de salida del termopar es una función directa de la diferencia entre Thot y Tref Las caractersíticas del termopar dependen del par de metales que lo constituyen En la práctica, no es afectada por el autocalentamiento 44

45 Agradecimientos Figuras cortesía de: J. Turner,, M. Hill. Instrumentation for Engineers and Scientists. Oxford University Press Data Acquisition and Control Handbook. Keithley Instruments (Instrumentos de Medida S.L.) IDM-Instrumentos. Instrumentos. R. Pallás,, Sensores y acondicionadores de señal. Marcombo,, Web de Instrumentación y Control de procesos industriales Argentina a