LABORATORIO N° 1: “Termometría y sensores de temperatura”

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usado es el mercurio.

Dispositivos bimetálicos: utilizan el principio de expansión lineal. Consiste en dos tiras metálicas de diferente material unidas, al someterse a temperaturas elevadas la dilatación de los metales es diferente formando una curva como se ve en la figura 1. Son poco precisas y lentas en velocidad.

Figura 1: muestra el efecto del cambio de temperatura en la tira biometalica.

Dunn, W. C. (1976). Fundamentals of industrial instrumentation and process control. Nueva York: Mc. Graw-Hill.

Dispositivos electrónicos:

Dispositivos RTD

Los dispositivos de resistencia resistiva son o bien una película de metal depositada sobre un formador o bien resistencias bobinadas. Estos son cubiertos por un material vitrocerámico. Los dispositivos RTD funcionan de acuerdo al principio de del cambio de la resistencia eléctrica en el alambre como función de la temperatura. Los dispositivos RTD más comunes son los Pt100 que son fabricados con platino con una resistencia de 100 omnios a 0 °C. En la figura 2 se observa los diferentes dispositivos RTD que se encuentran en el laboratorio.

Figura 2. Dispositivos RTD en el laboratorio

Termistores

Están compuestos por oxido metálico, que son material de semiconductores, gracias a esto presenta un gran cambio en la resistencia en proporción a un cambio pequeño en la temperatura por lo que tienen una gran sensibilidad y son muy precisos. En general, los termistores tienen coeficientes de temperatura negativos, lo que significa que la resistencia del termistor disminuye a medida que aumenta la temperatura. En la figura 3 se observan los termistores en el laboratorio.

Figura 3. Termistores en el laboratorio

Termocuplas

Son los dispositivos de medición de temperatura más utilizados en la industria funciona con el principio de la diferencia de voltajes. Consiste en la conexión de dos cables de distinto material. Cuando se aumenta la temperatura en la unión de estos metales, en los extremos se produce un pequeño voltaje que aumenta con la temperatura. Uno de estos dispositivos mas usados es el LM35 que es un sensor de tres patas. En la figura 4 se observa el dispositivo LM35 que se tiene en el laboratorio.

Figura 4. Dispositivo LM35 en el laboratorio

Semiconductores

Los semiconductores son los dispositivos que mas varían linealmente con la temperatura por lo que es muy preciso. Para la detección de temperatura se utiliza la tensión del diodo Zener o las variaciones de tensión en la unión. El tango en que mide la temperatura no es muy preciso. Tienen una larga vida útil y no son costosos.

DAQ

Una parte importante de la medición de temperatura en el laboratorio es tener los datos exactos, un gran inconveniente en esto es la obtención de datos manual ya que por factores de error humano no se obtiene los valores exactos. En solución a este problema se trabajará con un sistema de conversión analógica digital el cual podrá conectarse con la computadora y obtener resultados precisos para un mejor entendimiento de los laboratorios. En la figura 5 y 6 se observa un sistema DQA en el laboratorio.

Figura 5. Sistema DAQ del laboratorio Figura 6. Sistema DAQ conectado a la computadora

5. Conclusiones

- Los sensores de temperatura observados son:

El termómetro de mercurio, el cual funciona a través del mecanismo de expansión volumétrica.

Los dispositivos RTD los cuales funcionan por el cambio de resistencia eléctrica. El más común entre éstos es el dispositivo Pt100 el cual se pudo observar en el laboratorio.

Los termistores, los cuales tienes resistencia térmica negativa. Gracias a su material de óxido metálico, tienen una gran sensibilidad y son los más precisos.

Las termocuplas, son los dispositivos más utilizados en la industria y funcionan por el voltaje que se genera con el aumento de temperatura. Uno de los más conocidos es el LM35, sensor de tres patas que se pudo observar en el laboratorio.

DAQ, sistema de conversión analógica digital que puede conectarse a la computadora y mediante un programa obtener datos más precisos en los experimentos.

6. Cuestionario

6.1 ¿Cuál es el pirómetro que se usa para medir la temperatura en los hornos?

El pirómetro utilizado para medir la temperatura de los hornos es el pirómetro de radiación total. Los pirómetros son usados para medir las temperaturas en cuerpos o sistemas donde la temperatura es muy elevada captando gran parte de la energía y se fundamentan en la ley de Stefan Boltzman.

6.2 ¿Cuándo es el comportamiento de los electrones idéntico al comportamiento de un gas?

La propiedad que hace este fenómeno posible es el ferromagnetismo de los gases. En el 2009 se realizó un experimento en el cual gas de litio estaba atrapado en un foco de un rayo láser infrarrojo a 150 nano Kelvin (-273°C), las fuerzas de repulsión de los átomos aumentan y forman una gran nube, cuando los átomos son liberados se propagan rápidamente como un gas. Este fenómeno solo se da a temperaturas ultra bajas.

7. Bibliografía

Dunn, W. C. (1976). Fundamentals of industrial instrumentation and process control. Nueva York: Mc. Graw-Hill.

Solé, A. C. (2011). Instrumentación Industrial. Barcelona: Macombo.