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QUE CALOR HACE AQUÍ Y QUE FRÍO ALLÍ. Medir la temperatura |
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La medida de la temperatura es muy importante en el control de procesos industriales. Como en todos los casos anteriores, nos encontramos con que hay distintos modos de medirla, dependiendo de la precisión, rapidez y costo. Aquí las unidades son tres, Centígrados o Celsius, Fahrenheit y Kelvin o Absoluta, y para el cambio de escalas pulsar AQUÍ. Algunos de los métodos utilizados son los siguientes:
Su uso queda restringido a sus características no lineales dentro de un margen estrecho de trabajo, pero a su favor tienen que la variación de resistencia para una variación pequeña de la temperatura es muy grande, por eso se suelen utilizar sobre todo en controles de temperaturas (NTC), o en sondas para el sobrecalentamiento de motores (PTC).
Consiste en en un hilo de un material determinado, por lo general platino, y que aumenta su resistencia en función de la temperatura. La principal característica es que el valor óhmico es de 100 Ω a 0ºC, y su variación es muy lineal dentro de un amplio margen de temperatura. Su limitación está en que no es recomendable usarla por encima de los 300 ºC, aunque ya hay algunos modelos que soportan más de 700 ºC. AQUÍ os dejo una tabla con los valores de resistencia/temperatura de las Pt-100. Para la medida remota de la temperatura, y debido a la baja resistencia del elemento, la influencia de la resistencia de la línea de transmisión influye y mucho. Al principio, había que ajustar el indicador de cada Pt-100 una vez conectada, para compensar la resistencia de la línea. Esto se soluciono con las Pt-100 a tres hilos, en la que se compensa automáticamente en valor del cable, dando igual si está cerca o lejos del indicador o convertidor, al introducir el valor de la línea en dos ramas del puente de Wheatstone que es el utilizado para la medida. También existen Pt-100 con cuatro hilos, pero esas solo se suelen utilizar en laboratorios o medidas muy exactas, por lo que no son de uso muy generalizado. Las conexiones de una Pt-100 a 3 y 4 hilos es como sigue:
Por lo general no llevamos encima una tabla de los valores de la termoresistencia cuando vamos a comprobarla a campo, pero como una pequeña ayuda para saber si está más o menos bien, deciros que el coeficiente de temperatura es de aproximadamente 4Ω por cada 10 ºC. Como muestra un botón; 1º) Medimos la Pt-100: 135 Ω 2º) Medimos los dos comunes: 0.87 Ω 3º) Restamos las dos cantidades: 134.13 Ω 4º) Restamos 100: 34.13 Ω 5º) Dividimos por 4: 8,5 6º) Multiplicamos por 10: 85 ºC. Ahora si miramos en la tabla el valor correspondiente a 134.13 Ω, este ronda los 88 ºC. Las termoresistencias por lo general no están directamente en contacto con el producto, por eso se usan los Termopozos, picar en el enlace y sabréis un poco más.
Se basa en el efecto Seebeck de la diferencia de potencial entre dos metales diferentes cuya uniones se encuentran a diferente temperatura. Un ejemplo practico lo pueden comprobar los que tienen un empaste dentario metálico y lo tocan con el tenedor o la cuchara y da un pequeño cosquilleo. Para una mejor compresión lo voy a subdividir en estos apartados:
Hay muchos y diversos tipos de termopares y cada uno para aplicaciones muy especiales, ya que por lo general no suelen ser lineales en todo el rango de temperatura, por lo que deberemos de buscar el más adecuado a nuestra aplicación. Con los distintos tipos de termopares podemos cubrir el margen de temperatura desde los -250 ºC hasta los 1800 ºC. Aquí va una relación de los principales tipos y de los materiales de los que están construidos:
El Primero es el Positivo y el segundo el Negativo. Actualmente se están probando otras aleaciones y metales puros como el paladio, renio, tungsteno de los que ya tendremos noticias. Aquí os dejo unas tablitas con los distintos valores de mV/Temperatura de los principales tipos: "K", "E", "J", "T", "N", "B", "R", "S".
El gran problema de los termopares es llevar la señal de mV desde el termopar hasta el convertidor. Lo ideal seria un cable idéntico al del termopar, pero eso resultaría muy caro. Para ello se usan cables de compensación, que no son como los de los termopares pero tienen características termoeléctricas muy parecidas a bajas temperaturas, por lo que anulamos el efecto de las uniones frías. ¿ Y que es eso de las uniones frías?, pues muy fácil si un termopar es la unión de dos cables con distintos metales, pues si utilizamos el cable que nos da la gana o con el solo hecho de medir con el polímetro estamos formando un termopar de polaridad inversa que nos resta esa temperatura de la unión a la medida. En la sección Trucos os explico como saber algo más practico en conexiones de termopares. Para cada tipo de termopar existe un cable de compensación y no lo podemos utilizar en otro tipo. Dependiendo de los estándares, americanos, europeos, japoneses, etc. existen muchos tipos de cables. Estos se distinguen por tener la funda exterior de un color y cada cable de otro. AQUÍ os dejo una tabla que he visto en muchos talleres y que es muy buena. No os amarguéis colores y no hacer uso de la memoria, mirar la tabla y no fallareis. Los termopozos y Pt-100, no suelen ponerse directamente en contacto con el producto a medir, si no que se introducen en unas "vainas" llamadas termopozos, los cuales si están en contacto con el producto. Los hay de muchas formas y materiales, pero debemos de tener la precaución de colocar el adecuado en cada lugar, ya que todos no tienen la misma resistencia a productos corrosivos, temperatura, desgaste, etc. Por norma general el termopar ya sea desnudo, el cable con abalorios de porcelana, o blindados, dentro de un tubo por lo general de inoxidable, deben de llegar hasta el fondo del termopozo, para que capten la temperatura rápidamente. No olvidar que el gran problema de la medida de la temperatura es la inercia del calor, si apagamos la estufa durante un rato nos sigue calentando, y cuando la encendemos pasa un rato hasta que nos calienta, por eso nos interesa captar esa temperatura lo antes posible.
La gran ventaja de estos equipos es que no tienen que estar en contacto con el producto y su gran rapidez de respuesta, su desventaja es su coste y un mantenimiento muy continuado por estar generalmente en sitios especiales. Para su colocación en sitios con altas temperaturas, se refrigera o bien con agua o con aire o incluso con ambas cosas, para evitar el calentamiento de la electrónica asociada. Dependiendo de la forma de medida, pueden ser Pirómetros Ópticos o de Radiación. Una parte fundamental para la calibración de estos equipos es la "emisividad" del producto. Esta está definida como la relación entre la capacidad de radiación de la superficie y la de un cuerpo negro a la misma temperatura. Esta depende mucho del estado de la materia, liso, pulido, liquido, oxidado, etc. por eso hay que saber la emisividad del producto antes de colocarlo.
Estos equipos están limitados al espectro de la radiación visible.
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