Piro Expo Tema 3
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Qu es la pirometra?
Se llamapirometraa la accin de medir las variaciones producidas por la
accin delfuegoen los cuerpos slidos o en otro concepto para medir las
ms elevadastemperaturas.
Temperatura
- Es la magnitud fsica que representa el grado de agitacin molecular de la
materia, se expresa en trminos de una escala de valores.
- Las escalas mas comunes de temperatura son la Celsius y Fahrenheit, que
son escalas relativas, mientras que la escala Kelvin es una escala absoluta.
Temperatura
La temperatura es muy importante en los procesos industriales, pues
interviene en el proceso de manera pasiva (fenmeno isotrmico) o activa
(variando o afectando otras variables).
Elementos de medicin
A nivel industrial, los elementos primarios de medicin mas utilizados son:
-Termmetros de vidrio
-- Elementos de bulbo
-- Termmetros bimetlicos
-- Termopares.
-- Pirmetros de radiacin.
Termmetros de vidrio
Un termmetro es un instrumento utilizado para medir la temperatura con un
alto nivel de exactitud. Puede ser parcial o totalmente inmerso en la
sustancia que se est midiendo. Esta herramienta est conformada por un
tubo largo de vidrio con un bulbo en uno de sus extremos.
Termmetros de vidrio
Funcionamiento:
Funciona con base en el principio de
expansin volumtrica. Es un instrumento
indicador que consta de un deposito de
vidrio que contiene un fluido de elevado
coeficiente de expansin volumtrica.
Conforme aumenta la temperatura, el
liquido del deposito absorbe calor y se
dilata, esto hace que ascienda por el tubo
para dar la medicin de temperatua sobre
la escala.
.
Termmetros de vidrio
La forma ideal para medir la temperatura
es sumergir la parte donde esta el
mercurio.
La temperatura del medio tambin afecta
la lectura, ya que se puede tener una
lectura errnea.
Para mediciones de precisin existen
diferentes tipos de termmetros:
- inmersin parcial: tienen una marca, la
cual indica el nivel que se debe de
sumergir.
- inmersin total: se deben sumergir hasta
un menisco, a medida que este asciende.
- inmersin completa: se sumerge todo el
termmetro en el fluido, se suspende de
una argolla en su extremo libre. Es
recomendado para fluidos translucidos.
Termmetros de vidrio
Los de mercurio tienen un rango practico entre
0 y 315C.
Los termmetros de alcohol tienen rangos entre
-90 y 50 C
Tienen la ventaja de ser baratos y de larga
duracin, pero son frgiles y difciles de leer.
Bulbo y capilar
Consiste en un bulbo
conectado por un capilar
flexible a un Bourdon en
espiral.
Cuando la temperatura del
bulbo cambia, el fluido
almacenado en el se
expande y la espiral tiende
a desenrollarse moviendo la
aguja sobre la escala para
indicar la medida de
temperatura.
Bulbo y capilar
Bulbo y capilar
De a cuerdo con el fluido utilizado se clasifican en:
- Clase I: Termmetros activados por liquido.
- Clase II: termmetros activados por vapor.
- Clase III: Termmetros activados por gas.
- Clase IV: termmetros de mercurio
Bulbo y capilar
- Clase I
Bulbo y capilar
Clase II
Bulbo y capilar
Clase III
Bulbo y capilar
Clase IV
Termmetros bimetlicos
Su funcionamiento se basa en la deformacin termo elstica de una cinta
conformada por dos metales soldados de distinto coeficiente de dilatacin
Termmetros bimetlicos
Propiedades mecnicas de algunos materiales para termmetros
bimetalios
Termopar
Un termopar es un sensor para medir la temperatura. Se compone de dos
metales diferentes, unidos en un extremo. Cuando la unin de los dos
metales se calienta o enfra, se produce una tensin que es proporcional a la
temperatura. Las aleaciones de termopar estn comnmente disponibles
como alambre.
Termopar
Funcionamiento:
Untermoparconsisteen dos hilos metlicos de diferentes materiales, unidos
en un extremo. Esta unin constituye el punto de medicin (junta caliente,
hot junction). El otro extremo se llama junta fra (cold junction).
El calentamiento de la junta de medicin provoca una tensin elctrica,
aproximadamente proporcional a la temperatura. (Efecto termoelctrico,
efecto Seebeck). Esta tensin (fuerza electromotriz F.E.M.) se debe a dos
factores: la densidad de electrodos diferentes de los dos materiales y de la
diferencia de temperatura entre punto caliente y punto frio.
Termopar
no mide la temperatura absoluta sino la temperatura diferencial entre:
T1 junta caliente (hot junction)
T2 junta fra (cold junction)
Dado que la medicin de la tensin elctrica se suele realizar en temperatura
ambiental, el valor de tensin indicara un valor de temperatura demasiado bajo ya
que se resta la temperatura ambiental. Para mantener el valor para la temperatura
absoluta se aplica la compensacin de la junta fra.
Termopares
Tipos:
Tipo K(cromel/alumel): con una amplia variedad aplicaciones, est disponible a un bajo
costo y en una variedad de sondas. El cromel es una aleacin deNi-Cr, y el alumel es una
aleacin deNi-Al. Tienen un rango de temperatura de 200Ca +1372C. Posee buena
resistencia a la oxidacin.
Tipo E(cromel/constantn[aleacin deCu-Ni]: no son magnticos y gracias a su
sensibilidad, son ideales para el uso en bajas temperaturas, en el mbito criognico.
Tipo J(hierro/constantn): su rango de utilizacin es de 270/+1200 C. Debido a sus
caractersticas se recomienda su uso en atmsferas inertes, reductoras o en vaco, su uso
continuado a 800 C no presenta problemas, su principal inconveniente es la rpida
oxidacin que sufre el hierro por encima de 550 C; y por debajo de 0 C es necesario tomar
precauciones a causa de la condensacin de vapor de agua sobre el hierro.
Tipo T(cobre/constantn): ideales para mediciones entre -200 y 260C. Resisten
atmsferas hmedas, reductoras y oxidantes y son aplicables en criogenia.
Tipo N(nicrosil[Ni-Cr-Si]/nisil[Ni-Si]): es adecuado para mediciones de alta temperatura
gracias a su elevada estabilidad y resistencia a la oxidacin de altas temperaturas, y no
necesita delplatinoutilizado en los tipos B, R y S, que son ms caros.
Termopares
Tipo B(Pt-Rh): son adecuados para la medicin de altas temperaturas
superiores a 1800 C. Los tipoB presentan el mismo resultado a 0 C y 42 C
debido a su curva de temperatura/voltaje, limitando as su uso a
temperaturas por encima de 50 C.
Tipo R(Pt-Rh): adecuados para la medicin de temperaturas de hasta 1300
C. Su baja sensibilidad (10 V/C) y su elevado precio quitan su atractivo.
Tipo S(Pt/Rh): ideales para mediciones de altas temperaturas hasta los
1300 C, pero su baja sensibilidad (10 V/C) y su elevado precio lo
convierten en un instrumento no adecuado para el uso general. Debido a su
elevada estabilidad, el tipo S es utilizado para la calibracin universal del
punto de fusindel oro(1064,43 C).
Termopares
Pirmetros
Un pirmetro en un instrumento utilizado para medir, por medios elctricos,
elevadas temperaturas por encima del alcance de los termmetros de
mercurio. Este trmino abarca a los pirmetros pticos, de radiacin, de
resistencia y termoelctricos.
Pirmetros
Los pirmetros de radiacin se fundamentan en la ley de Stefan - Boltzman que dice que la energa radiante
emitida por la superficie de un cuerpo negro aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura
absoluta del cuerpo, es decir
W = T4
donde
W (potencia emitida) es el flujo radiante por unidad de rea,
es la constante de Stefan - Boltzman (cuyo valor es 5.67 10-8 W / m2 K4) y
T es la temperatura en Kelvin
Si el cuerpo radiante de rea A est dentro de un recinto cerrado que est a la temperatura To, su prdida neta de
energa por segundo, por radiacin est dada por:
U = A (T4 - To4)
La ley de Stefan fue establecida primeramente en forma experimental por Stefan en 1879; Boltzman proporcion su
demostracin termodinmica en 1884.
Usos:
El pirmetro de radiacin se puede recomendar en lugar del termoelctrico en los casos siguientes:
1. donde un par termoelctrico sera envenenado por la atmsfera de horno
2. para la medida de temperaturas de superficies
3. para medir temperaturas de objetos que se muevan
4. para medir temperaturas superiores a la amplitud de los pares termoelctricos formados por
metales comunes
5. donde las condiciones mecnicas, tales como vibraciones o choques acorten la vida de un par
termoelctrico caliente
6. cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura.
Este pirmetro reemplaza al pirmetro ptico cuando se desea registrar y vigilar las temperaturas
superiores a 1600 C. Esta sustitucin requiere que la fuente sea lo suficientemente grande para
llenar el campo del pirmetro de radiacin.
Referencias
http://es.omega.com/prodinfo/termopares.html
https://
www.tplaboratorioquimico.com/laboratorio-quimico/materiales-e-instrumento
s-de-un-laboratorio-quimico/termometro.html
http://www.sabelotodo.org/termicos/medirtemperatura.html
http://www.utp.edu.co/~publio17/laboratorio/PIROMET.htm
https://www.fisicalab.com/apartado/dilatacion-termica#contenidos