Termocuplas

INACAP

Área de Electricidad y Electrónica

Ing. En Automatización y Control Industrial

Informe de instrumentación

Asignatura: instrumentación industrial

Estudiante: Juan Duarte Mayorga

Profesor: Daniel Leiva

SENSORES TERMOELÉCTRICOS

TERMOCUPLAS

Las termocuplas són el sensor de temperatura más común utilizado industriálmente.

Una termocupla se hace con dós alambres de distinto material unidos

en un extremo (soldados generálmente). Al aplicar temperatura en la

unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño (efecto

Seebeck) del orden de los milivolts el cual aumenta con la temperatura.

Por ejemplo, una termocupla "tipo J" está hecha con un alambre de

hierro y otro de constantán (aleación de cobre y nickel)

Al colocar la unión de estos metales a 750 °C, debe aparecer en los

extremos 42.2 milivolts.

Normálmente las termocuplas industriales se consiguen encapsuladas

dentro de un tubo de acero inoxidable ú otro material (vaina) , en un

extremo está la unión y en el otro el terminal eléctrico de los cables,

protejido adentro de una caja redonda de aluminio ( cabezal ).

Tipos de termocuplas

Existen una infinidad de tipos de termocuplas, en la tabla aparecen algunas de las más comunes, pero casi el 90% de las termocuplas utilizadas són del tipo J ó del tipo K.

Usos típicos en la industria

Las termocuplas tipo J se usan principálmente en la industria del

plástico, goma (extrusión e inyección ) y fundición de metales a bajas temperaturas (Zamac, Aluminio).

La termocupla K se usa típicamente en fundición y hornos a temperaturas menores de 1300 °C, por ejemplo fundición de cobre y hornos de tratamientos térmicos.

Las termocuplas R, S, B se usan casi exclusívamente en la industria siderúrgica (fundición de acero) Finálmente las tipo T eran usadas hace algún tiempo en la industria de alimentos, pero hán sido desplazadas en esta aplicación por los Pt100 (ver la nota técnica 4).

Medición de temperatura con un voltimetro

1- Medir con el voltímetro el voltaje que entrega la termocupla.

2- Ahora ver en una tabla de termocuplas a que temperatura

corresponde el voltaje.

3- Sumarle a esta temperatura encontrada en la tabla, la temperatura

de ambiente (temperatura del contacto de las puntas del voltímetro

con los cables de la termocupla) para hacer la compensación de cero.

Por ejemplo:

Se mide en una termocupla J un voltaje de 10.84 mV.

En la tabla de termocupla J se encuentra que para 10.84 mV, lo mas

aproximado es 10.832 mV que corresponden a 201 °C .

Si la temperatura de ambiente en los contactos es 25 °C aprox.,

entonces la temperatura medida es 226°C ( 25°C + 201°C )

La diferencia obtenida con los mismo valores para ambos

procedimientos es mucho mayor en el caso de termocuplas B, S y R

TERMOCUPLAS

TERMOCUPLAS

• Desde el punto de vista constructivo, la unión puede hacerse por contacto (arrollamiento), o soldadura.

• Para conseguir la inmunidad requerida frente al medio en función de los materiales y del ambiente de trabajo, el termopar puede aparecer

al aire o incluido dentro de una vaina protectora (lo que resulta determinante en la velocidad de respuesta). En este último caso, la unión puede conectarse a la vaina (puesta a tierra) o quedar eléctricamente aislada.

Diseño de las termocuplas

• Los requerimientos más importantes que deben cumplir los materiales de termocuplas son:

– Ser mecánicamente robustos y resistentes químicamente.

– Deben producir una salida eléctrica mensurable y estable.

– Deben tener la precisión requerida.

– Deben responder con la velocidad necesaria

– Debe considerarse la transferencia de calor al medio y viceversa para no afectar la lectura.

– Deben, en algunos casos, estar aislados eléctricamente de masa

– Deben ser económicos .

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