Sesion 04 Sensores Electricos de Temperatura 2018

S04.
Sensores eléctricos de Temperatura

Alex Tapia.
1
Introducción
la temperatura es, probablemente la variable
que más se mide y regula en los procesos
industriales, la temperatura interviene como
parámetro importante en termodinámica,
transferencia de calor, reacciones químicas, etc.
2
TERMOCUPLAS
Las termocuplas son el sensor de temperatura más común

utilizado industrialmente.
Una termocupla es la unión de dos alambres de distinto
material unidos en un extremo (soldados generalmente). 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.
3
TIPOS DE TERMOCUPLAS
Existen una infinidad de tipos de termocuplas, pero

casi el 90% de las termocuplas utilizadas son del tipo
J y del tipo K.
4
Los tipos de termocuplas estándar y sus propiedades pueden ser

identificados por los colores del aislante y la cubierta. La ANSI
(American National Standards Institute) ha establecido una serie de
especificaciones de tipos de termopares para hacer fácil la identificación y
uso de termopares. La tabla listada abajo indica los códigos de colores
estándar que usted puede utilizar para identificar el tipo de termopar y la
polaridad de la señal para cada tipo de termopar.
5
K El Efecto Seebeck
T
eAB = Voltaje Seebeck
6
Características de los Termopares
Termopar Composición. Intervalo f. e. m. Utilización
designación de m V/C
americana utilización
Tipo S. Pt Puro. 800 a 0,010. En atmósfera oxidantes.

Pt 90%; Rh 10% 1600°C. En atmósferas normales protéjase con
tubo de acero.
Tipo R. Pt Puro. 800 a 0,012. En atmósfera oxidantes.

Pt 87%; Rh 13%. 1600° C. En atmósferas normales protéjase con
tubo de acero.
Tipo T. Cu Puro. -250 a 0,052. En atmósferas oxidantes y reductoras.

Cu 54%; Ni 46%. 600°C. Elevada resistencia a la corrosión.
Tipo E. Ni 90%; Cr 10%. 300 a 0,042. Elevada resistencia a la corrosión.

Cu 54%; Ni 46%. 1000°C.
Tipo K. Ni 90%; Cr 10%. 500 a 0,04. En atmósferas oxidantes.

Ni 90%; Al 4%. 1250°C.
Si 2,5%; Mn 3,5%.
Tipo J. Fe puro. -250 a 0,055. En atmósferas con poco oxígeno libre.

Cu 54%; Ni 46%. 1000°C.
USOS TÍPICOS EN LA INDUSTRIA
1.- Termocuplas tipo J
se usan principalmente en la industria del plástico, goma (extrusión

e inyección ), fundición de metales, temperaturas bajas .
El termopar tipo “J” puede ser usado expuesto o aislado, donde haya
una deficiencia de oxigeno libre. Para una larga vida y limpieza de
este, se recomienda usar un tubo protector. Ya que el alambre de
hierro (JP) se oxidara rápidamente sobre temperaturas de 540° C
(1000° F), Es recomendado usar un alambre de calibre grueso para
compensar. La máxima temperatura de operación recomendada es
de 760° C (1400° F).
8
USOS TÍPICOS EN LA INDUSTRIA
2.- Termocuplas tipo K
se usa típicamente en fundición y hornos de tratamientos térmicos.
De acuerdo a su confiabilidad y su precisión, el termopar tipo “K” es

usado extensamente en temperaturas de hasta 1260° C (2300° F). Es
bueno proteger este tipo de termopar con un adecuado tubo protector
de metal ó cerámica, especialmente en atmósferas reductoras. En
atmósferas oxidantes, así como un horno eléctrico, el tubo protector
no es siempre necesario cuando otras condiciones son adecuadas,
este es necesario solamente para la limpieza del termopar y
protección mecánica en general.
9
APLICACIONES
10
Medición práctica de temperatura
utilizando termopares
Voltímetro
LINEALIZACIÓN
La dependencia entre el voltaje entregado por la

termocupla y la temperatura no es lineal es deber del
instrumento electrónico destinado a mostrar la lectura,
efectuar la linealización, es decir tomar el voltaje y
conociendo el tipo de termocupla, ver en tablas a que
temperatura corresponde este voltaje.
12
Curvas Características
Termopares
"Compensación de cero"
El principal inconveniente de las termocuplas

es su necesidad de
"compensación de cero". Esto se debe a que en algún
punto, habrá que empalmar los cables de la termocupla
con un conductor normal de cobre.
En ese punto se producirán dos nuevas termocuplas con
el cobre como metal para ambas, generando cada una un
voltaje proporcional a la temperatura de ambiente ( Ta ) en
el punto del empalme.
14
Cables de compensado
Cuando el instrumento está muy retirado del lugar de medición,
no siempre es posible llegar con el mismo cable de la termocupla
al instrumento. Esto ocurre especialmente cuando se están
usando termocuplas R, S ó B hechas con aleación de platino de
muy alto precio.
La solución de este problema es usar los llamados "cables
compensados" para hacer la extensión del cable. Estos exhiben
el mismo coeficiente de Seebeck de la termocupla (pero hechos
de otro material de menor precio ) y por lo tanto no generan
termocuplas parásitas en el empalme. 15
Cables de Extensión y
Compensación
Tipos:
-Cables de Extensión para Termopares
-Cables de Compensación para RTDs
Cables de Extensión y
Compensación
Tabla de Colores
Termopares
Cables de Extensión
Cables de Compensación
Cápsulas
20
RTD
Los detectores termométricos de resistencia (Resistance Temperature Detector =

RTD), como indica el nombre, son sensores usados para medir la temperatura al
correlacionar la resistencia del elemento RTD con la temperatura. Casi todos los
elementos RTD consisten en un tramo de alambre delgado enrollado alrededor
de un núcleo de cerámica o vidrio. El elemento es normalmente muy frágil, así
que con frecuencia se pone dentro de una sonda que está dentro de una funda
para protegerlo. El elemento RTD se hace de un material puro cuya resistencia a
diversas temperaturas está bien documentada. El material tiene un cambio
predecible en la resistencia a media que cambia la temperatura; es este
cambio predecible lo que se usa para determinar la temperatura.
21
RTDs Resistance Temperature Detectors
Comparación entre termocuplas y RTD’s
R (Ohms)
R = 0.385*T + 100
150.0
138.5
100.0
T (Cº)
0
50.0 100.0
26
27
28
29
30
Termopozos (Thermowells )
• Un “thermowell” o pozo térmico,
constituye un sistema de montaje
o protección para sensores de
temperatura de tipo RTD,
termopar o termistor.
Protege el bulbo -.Los termopozos correctos reducirán la

posibilidad de daño al instrumento de temperatura que puede
causarse por la presión, corrosión, velocidad del fluido, flujo
abrasivo ,etc. Además este instrumento nos permite retirar el
sensor para reemplazo o mantenimiento sin cerrar o detener el
proceso
32
Bibliografía
 Creus, Antonio. (2011). Instrumentación industrial. México D.F. : Alfaomega

(629.8/C85/2011)
 J. Fraile, P. Garcia (2013) Instrumentación aplicada a la Ingenieria. Madrid/

Ibergarceta publicaciones, S.L
 (621381I/F81).
 TEXTO DEL CURSO

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Sensores eléctricos de Temperatura

Las termocuplas son el sensor de temperatura más común

Existen una infinidad de tipos de termocuplas, pero

Los tipos de termocuplas estándar y sus propiedades pueden ser

Tipo S. Pt Puro. 800 a 0,010. En atmósfera oxidantes.

Tipo R. Pt Puro. 800 a 0,012. En atmósfera oxidantes.

Tipo T. Cu Puro. -250 a 0,052. En atmósferas oxidantes y reductoras.

Tipo E. Ni 90%; Cr 10%. 300 a 0,042. Elevada resistencia a la corrosión.

Tipo K. Ni 90%; Cr 10%. 500 a 0,04. En atmósferas oxidantes.

Tipo J. Fe puro. -250 a 0,055. En atmósferas con poco oxígeno libre.

1.- Termocuplas tipo J

se usan principalmente en la industria del plástico, goma (extrusión

2.- Termocuplas tipo K

se usa típicamente en fundición y hornos de tratamientos térmicos.

De acuerdo a su confiabilidad y su precisión, el termopar tipo “K” es

La dependencia entre el voltaje entregado por la

El principal inconveniente de las termocuplas

Los detectores termométricos de resistencia (Resistance Temperature Detector =

Protege el bulbo -.Los termopozos correctos reducirán la

 Creus, Antonio. (2011). Instrumentación industrial. México D.F. : Alfaomega

 J. Fraile, P. Garcia (2013) Instrumentación aplicada a la Ingenieria. Madrid/

 TEXTO DEL CURSO

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