Sensores temperatura

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El problema será más pronunciado mientras más pequeña sea la PT100 (tendrá menor capacidad de disipación del calor generado) y a la vez mientras se esté midiendo en un medio menor conductor de calor. Por ejemplo es mayor cuando se mide temperatura en el aire que cuando se la mide en el agua. Los valores típicos de los errores producidos en un PT100son de orden de 0.5°Cpor miliwatt generados cuando la PT100 está en el aire sin circular y 0.05°C por la misma PT100 en el agua.

La potencia de auto calentamiento depende del cuadrado de la corriente de excitación.

Precauciones

Se debe tener ciertas precauciones de limpieza y protección en la instancia del PT100 para prevenir errores en fugas de corrientes.

También es frecuente que al ser sometidos los cables a ambientes con mucha humedad se vallan deteriorando más rápido y se produzca un paso de corriente entre ellos a través de la humedad condensada. Aunque mínima, esta corriente “fugada” hará que el lector muestre una corriente menor a la real.

Esta fuga también puede presentarse en oxido, humedad, polvo que pueda estar cubriendo los terminales.

En el momento de adquirir un PT100 se debe tomar en cuenta la calidad y precio para el elemento sensor que va en el extremo del PT100.

Tabla de Medición

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- Puente de Wheatstone

El puente de Wheatstone es un metodo para medir resistencias bastante exacto. En la Fig. 1 se representa el funcionamiento de este puente. Rx es la resistencia a medir y R1, R2 Y R3 son resistencias de valor conocido. El puente se alimenta con una fuente de tensión continua y se varia el valor de la resistencia R3 mediante un mando hasta conseguir que el galvanometro (que es un amperimetro muy sensible) indique que la corriente IG tiene un valor nulo. En este caso se puede demostrar que se verifica la siguiente relación:

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En efecto, cuando el puente está equilibrado sucede lo siguiente:

[pic 11][pic 12]

Normalmente el aparato posee un mando (señalado “A” en la Fig. 2) que permite variar el cociente R2/R1de forma que tome los valores 103, 102, 10, 1, 10-1, 10-2,…. Por otra parte, el mando (señalado “B” en la Fig. 2) que permite variar la resistencia R3 indicando el valor de esta resistencia en cada instante.

Por lo tanto, para medir la resistencia Rx con el puente de Wheatstone se accionan los mandos que varían los valores de R3 y R2/R1 hasta conseguir que la intensidad del punto IG sea nula y se aplica entonces la expresión (1).

Se puede demostrar que si se tiene un puente de Wheatstone equilibrado (IG=0) de tal manera que R1 = R2 = R3 = RX = R0 y la resistencia Rx varía su valor en una pequeña cantidad ΔRx, la intensidad IG que circula por el galvanómetro es un proporcional al cociente.

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Luego conocido R0, se puede obtener el valor de a partir de IG.[pic 14]

Esta propiedad del puente de Wheatstone se aplica frecuentemente en sistemas de Instrumentación. Así, por ejemplo, la medida de deformaciones en una estructura se realiza con bandas extensiometricas, cuya resistencia varía según las deformaciones que detecta.

Estas variaciones de resistencia se pueden medir con puentes de Wheatstone.

- Tipos de Cable para instalación características de fabricación del PT-100

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- Termocuplas

Las termocuplas son los sensores de temperatura más utilizados en el área industria.

Una termocupla se conforma por de dos alambres de distinto materia unidos en un extremo. Al aplicar temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño (efecto seebeeck) del orden de los milivolts el cual aumenta con la temperatura.

Por ejemplo una termocupla “tipo J” esta echa con un alambre de hierro y otro de constantan (aleación de cobre y nickel). Al colocar la unión de estos metales a 750°C, debe aparecer en los extremos 42.2 milivots.

Normalmente las termocuplas industriales se encuentran encapsuladas en una vaina protectora de acero inoxidable, en uno de los extremos de la unión y en el otro y en el otro terminal de los cables, protegido dentro de un cabezal de aluminio. Existen una infinidad de termocuplas pero las más comunes son la tipo K y J

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TRERMOCUPLA TIPO J

Estas son utilizadas principalmente en las industrias del plástico y goma (extrusión e inyección) y fundición de metales a baja temperatura (zamac y aluminio).[pic 17]

TERMOCUPLA TIPO K

Estas se utilizan en fundiciones y hornos a temperaturas menores de 1300°C, por ejemplo fundición de cobre y hornos de tratamiento térmicos.[pic 18]

LINEALIZACION

Las dependencia entre voltajes entregado por las termocuplas y la temperatura no es lineal, es deber del instrumento eléctrico destinado a mostrar la lectura, efectuar la linealización, es decir tomar el voltaje y conociendo el tipo de termocupla, ver en la tabla interna la temperatura correspondiente al voltaje. [pic 19]

VERIFICACION DE FUNCIONAMIENTO

Para verificar un instrumento de termocupla funciona correctamente, es conveniente hacer un puente en la entrada del modo que V=0 entonces el instrumento deberá marcar la temperatura ambiente.

- Efecto Seebeck

Se refiere a la emisión de electricidad en un circuito eléctrico compuesto por conductores diferentes, a diferentes temperaturas. La diferencia de temperatura causa un flujo de electrones en los conductores, se dice que este flujo inicia directamente desde el área de mayor hacia la de menor temperatura.

De acuerdo con la ley de Joule un conductor transporta cierta corriente generando calor proporcionalmente a la resistencia del mismo por el cuadrado de la corriente, por el tiempo transcurrido:

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