La práctica de la "Medición de la temperatura"

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO

FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLAN

LABORATORIO EXPERIMENTAL MULTIDISCIPLINARIO

CONOCIMIENTOS PREVIOS N.2

“MEDICION DE TEMPERATURA”

Carrera: Ingeniería Química

18-Agosto-2014

Mencione los tipos de indicadores de temperatura más comunes.

-Termómetro de vidrio: Consta de un depósito de vidrio que contiene, en la mayoría de los casos, mercurio y que al calentarse, se expande y sube en el tubo capilar.

-Termómetro bimetálico: Se fundamentan en el distinto coeficiente de dilatación de dos metales diferentes, tales como latón, monel o acero y una aleación de ferroníquel o Invar (35.5% de níquel) laminados conjuntamente. Las láminas bimetálicas pueden ser rectas o curvas, formando espirales o hélices.

-Termómetros de bulbo y capilar: Consisten, esencialmente, en un bulbo conectado por un capilar a una espiral. Cuando la temperatura del bulbo cambia, el gas o el líquido en el bulbo se expanden y la espiral tiende a desenrollarse, moviendo la aguja sobre la escala para indicar la elevación de la temperatura en el bulbo.

-Termopar: Se basa en el efecto de Seebeek, sobre las circulación de una corriente en un circuito cerrado formado por dos metales diferentes cuyas uniones (unión de medida o caliente y unión de referencia o fría) se mantienen a distinta temperatura.

Describa el funcionamiento del termopar explicando los tres efectos por los cuales se rige.

El termopar se basa en el efecto, descubierto por Seebeek, de la circulación de una corriente en un circuito cerrado formado por dos metales diferentes cuyas uniones se mantienen a diferentes temperaturas.

La corriente de circulación obedece a dos efectos termoeléctricos combinados, el efecto Peltier que provoca la liberación o absorción de calor en la unión de los metales distintos cuando una corriente circula a través de la unión y el efecto Thomson, que consiste en la liberación o absorción de calor cuando una corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente de temperaturas.

La combinación de los aspectos de Peltier y de Thomson, es la causa de la circulación de corriente al cerrar el circuito en el termopar. Esta corriente puede calentar el termopar y afectar la exactitud en la medida de la temperatura, por lo que, durante la medición, debe hacerse mínimo su valor.

Estudios realizados sobre el comportamiento de termopares han permitido establecer tres leyes fundamentales:

Ley del circuito homogéneo: En un conductor metálico homogéneo no puede sostenerse la circulación de una corriente eléctrica por la aplicación exclusiva de calor.

Ley de los metales intermedios: Si en un circuito de varios conductores la temperatura es uniforme desde un punto de soldadura A a otro punto B, la suma algebraica de todas las fuerzas electromotrices es totalmente independiente de los conductores metálicos intermedios y es la misma que si se pusieran en contacto directo A y B.

Ley de las temperaturas sucesivas: La f.e.m. generada por un termopar con sus uniones a las temperaturas T1 y T3 es la suma algebraica de la f.e.m. del termopar con sus uniones T1 y T2, y de la f.e.m. del mismo termopar con sus uniones a las temperaturas T2 y T3.

Describa el funcionamiento del termómetro de bulbo de mercurio.

El método más usado para medir la temperatura empleando termómetros es el fenómeno de la dilatación de metales, principalmente el mercurio. El fenómeno de la dilatación se basa en el estiramiento del metal cuando la temperatura aumenta. En general, el funcionamiento de los termómetros es el mismo. Un tubo delgado de vidrio transparente le da forma a su cuerpo, en el interior hay mercurio, que es un metal sumamente sensible a las variaciones de temperatura. Cuando la temperatura aumenta el mercurio se expande y este efecto se mide con alguna escala.

Para tener una medida correcta de la temperatura, a los termómetros se les agrega una graduación que depende de la escala de temperatura en la que se desee obtener la medición.

El termómetro de bulbo de mercurio mide la temperatura radiante. Este tipo de termómetros consta de un termómetro de mercurio que tiene el bulbo dentro de una esfera pintada de negro. Esta esfera se encarga de absorber la radiación de los elementos que estén a su alrededor y que sean más calientes que el aire.

Describa el funcionamiento del termómetro bimetálico.

El termómetro bimetálico es un instrumento utilizado para medir temperatura mediante la contracción y expansión de dos distintas aleaciones metálicas de alto y bajo coeficiente de dilatación.

Los termómetros bimetálicos están constituidos por un tubo en cuyo interior está colocada una espiral helicoidal bimetálica. Dicha espiral está soldada por un extremo a la parte inferior del tubo y por otra a una varilla de transmisión, a su vez conectada a una aguja indicadora.

Los termómetros bimetálicos usan la diferencia de coeficiente de expansión térmica de metales disímiles para poder determinar cuál es el cambio de temperatura. Éste se proporciona mediante un movimiento mecánico, o sea, por el giro de una aguja sobre una escala graduada.

En realidad, lo que mide la temperatura en los termómetros bimetálicos es una hélice bimetálica de respuesta rápida. Dado que el termómetro bimetálico se fabrica a partir de dos tiras de metal soldadas en frío con diversos coeficientes térmicos de expansión, éstas se tuercen en función de la temperatura y el movimiento rotatorio se transfiere con baja fricción a la aguja indicadora.

El uso de termómetros bimetálicos es admisible para servicio continuo de 0°C a 400°C. Para indicación local se usan, preferiblemente, los termómetros bimetálicos de esfera orientable. De este modo, el operario puede leer la temperatura a distancia desde niveles distintos, al de la instalación. La exactitud del instrumento es de +1% y su campo de medida es de -200°C a +500°C.

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