Temperatura

INSTRUMENTACION Y CONTROL

TEMPERATURA

Ing. Rosa Leal

INSTRUMENTACION Y Introducción CONTROL Escalas de Temperatura Selección del instrumento dependiendo del principio utilizado • Variaciones en volúmen • Resistencia de un conductor • Resistencia de un semi conductor • F.E.M creada por la unión de dos metales • Ejemplo Ing. Rosa Leal

INSTRUMENTACION Y CONTROL • Variaciones en Volúmen •Termometro de Vidrio •Termometro de Bimetálico •Termometro de Bulbo y Capilar

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INSTRUMENTACION Y CONTROL TERMOMETRO DE VIDRIO Consta de un depósito de vidrio que contiene, por ejemplo mercurio y que al calentarse se expande y sube en el tubo capilar

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INSTRUMENTACION Y CONTROL TERMOMETRO BIMETALICO Se fundamenta en la diferencia del coeficiente de dilatación de dos metales diferentes, tales como monel, latón o acero. Las láminas pueden ser rectas o curvas

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INSTRUMENTACION Y CONTROL TERMOMETRO DE BULBO Y CAPILAR Consisten escencialmente en un bulbo conectado por un capilar a una espiral. Cunado la temperatura del bulbo cambia, el gas o el líquido en el bulbo se expande y el espiral tiende a desenrrollarse

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INSTRUMENTACION Y CONTROL

• Resistencia de un Conductor. Termoresistencias La medida depende de las características de resistencia en función de la temperatura que son propios del elemento de detección. La relación puede determinarse por tres ecuaciones dependiendo de la zona y los rangos de temperatura Si es lineal

Rt = Ro (1-αt)

Si no

Rt = Ro [1 + At + Bt↑2 +C(t-100)] desde –200 a 0ºC Rt = Ro (1 + At + Bt↑2) desde 0 a 850ºC

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INSTRUMENTACION Y CONTROL • Características.

Termoresistencias

• Alto coeficiente de temperatura • Alta resistividad • Relación lineal resistencia-temperatura • Rapidez y ductilidad • Estabilidad

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INSTRUMENTACION Y CONTROL • Tipos.

Termoresistencias

• Según el material • Platino • Niquel • Cobre •Según la norma SAMA • PT - 100 • PT - 200 • PT - 500 Ing. Rosa Leal

INSTRUMENTACION Y CONTROL • Resistencia de un SemiConductor. Termistor Los termistores son semiconductores electrónicos con un coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor elevado, por lo que presentan variaciones rápidas y extremadamente grandes para los cambios relativamente pequeños en la temperatura. La relación con la temperatura se basa en la ecuación:

e

Rt = Ro ↑β[(1/Tt) – (1/To)]

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INSTRUMENTACION Y CONTROL • F.E.M creada por la unión de 2 metales. Termopar El termopar se basa en el efecto descubierto por Seebeck en 1821, de la circulación de una corriente en un circuito formado por dos metales diferentes, cuyas uniones (de medida o caliente y de referencia o fria) se mantienen a temperaturas diferentes

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INSTRUMENTACION Y •Tipos. CONTROL Termopar Tipo

Material

Rango de Trabajo

Aplicación

T

Cobre - Constantan

-300 a 75°F -75 a 200°F 200 a 700°F

Se puede utilizar en atmósfera oxidantes o reductoras

J

Hierro - Constantan

-100 a 530°F 530 a 1400°F

Es adecuado en atmósferas con escaso oxígeno libre

K

Cromel - Alumen

0° a 530°F 530° a 2500°F

Se recomienda en atmósferas oxidantes. No debe ser utilizado en atmósferas reductoras ni sulfurosas a menos que esté protegido con un tubo de protección.

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INSTRUMENTACION Y CONTROL •Tipos. Termopar Tipo

Material

Rango de Trabajo

R

Platino – Rodio Platino

0° a 1000°F 1000° a 2700°F

E

Cromel - Constantan

32° a 1800°F

Aplicación Se emplean en atmósferas oxidantes, si no es oxidante debe protegerse con un tubo de protección

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INSTRUMENTACION Y CONTROL •Ejemplos. Termopar Se tiene una Termocupla cuyo terminal positivo es de color blanco y su rango de trabajo varia de –100ºF a 100ºF. Conseguier el valor de salida de la termocupla para un 25% del SPAN 2.

Identificar el tipo de sensor y su polaridad

3.

Calcular el SPAN y determinar el 25%

4.

Con este valor ir a la tabla para ubicar el valor requerido

Blanco T=? mV =

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INSTRUMENTACION Y CONTROL •Ejemplos. Verificación de instrumentos de Temperatura Panel Central T I/01 I = 12 mA

Rango TE/01

-10ºC

V = 0,45 mV

A 80ºC

Indicando 12°C

V

Z 0 15°C

I = 14 mA Indicando 12°C

CLASS I TE /02

S E TT/02 109.5Ω

T I/02

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INSTRUMENTACION Y CONTROL Solución El patrón indica una temperatura de 15ºC. Lo primero que hay que verificar es el sensor de temperatura, para ello debemos primero identificar el tipo de sensor. 1. Sensor: Termocupla, porque su salida es en mV tipo K por el código de colores. 2. De la tabla del sensor se ubican los valores próximos al que se desea verificar T vs mV 10 0.397 20 0.798 3. El valor obtenido se compara con el mostrado en el voltímetro, si coinciden el sensor de temperatura estará bueno, de lo contrario tiene problemas.

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INSTRUMENTACION Y CONTROL Solución. Continuación 4. Para verificar el transmisor, se debe conseguir primero el valor de temperatura equivalente al valor en mV que esta en la entrada del transmisor. 5. Este valor de temperatura sera el que se compare con la salida del transmisor en corriente, ya que entre la salida del sensor y la del transmisor no existe una Relación lineal. 6. Finalmente se verifica el indicador de temperatura, utilizando el valor de salida del transmisor y el rango del proceso, ya que este rango de temperatura se usa para todo el sistema

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INSTRUMENTACION Y CONTROL • Escalas de Temperatura °F = °K = °R = °C = °RN = • Escala

(°C * 9/5) + 32 (°C + 213,15) (°C * 415) (°F – 32) * 519 (°F + 459,67)

(Fahrenheit) (Kelvin) (Reaumer) (Celcius) (Rankine)

Farenheit. Características

Punto de congelación del agua Punto de ebullición

32°F 212°F Ing. Rosa Leal