Medidores De Temperatura

08
Otoño

Control e instrumentación: Medidores de temperatura

Luis Enrique Martín Picatoste
Ana Isabel Martínez González
Curso 2010/2011
Ingeniería Química
Universidad Complutense de Madrid

Índice
1. Introducción1
2. Medida de la temperatura2
2.1. Medida de la temperatura de sólidos2
2.1. Medida de la temperatura de fluidos3
3. Sensores de temperatura3
3.1. Termorresistencias33.2. Termistores5
3.3. Termopares6
3.3.1. Termopilas7
3.4. Pirómetros de radiación8
4. Selección del sensor de temperatura9
5. Bibliografía11

1. Introducción
La temperatura es, junto con el caudal, la variable que con mayor frecuencia se mide en los procesos químicos. La temperatura es una medida del contenido energético de una sustancia pero se mide no sólo para conocer el contenidoenergético, sino también para controlar reacciones o inferir la composición de líquidos.
Los principales factores a tener en cuenta en la medición de la temperatura de un fluido o un sólido son:
* Rango: el rango de temperaturas de operación del instrumento debe incluir el rango de posible variación de la temperatura a medir.
* Precisión: representa la máxima precisión que puede obtenersecon el medidor si se operara bajo condiciones ideales. Como en la práctica no se suelen alcanzar las condiciones ideales, la precisión real dependerá de factores ambientales, del método de instalación y del uso que se haga del mismo.
El rango de temperaturas a medir en procesos químicos es muy amplio, desde temperaturas claramente por debajo de 0 ºC (por ejemplo en proceso criogénicos) hastatemperaturas superiores a 1000 ºC (por ejemplo en hornos de proceso), y también son diversas las precisiones requeridas. Además, existen otros factores que condicionan la medición de la temperatura como el tiempo de respuesta del instrumento, las condiciones ambientales en las que se va a encontrar el medidor o los diferentes estados de las sustancias de las cuales se quiere medir su temperatura.
Afin de cubrir todas las aplicaciones y situaciones posibles, se han desarrollado numerosos tipos de medidores de temperatura que pueden clasificarse en función del principio físico en el que se basan los cuales son:
* Expansión térmica
* Variación de la resistencia eléctrica
* Efecto termoeléctrico
* Radiación térmica
* Otros (cambio de la frecuencia de resonancia de uncristal, termografía, variación de la velocidad del sonido, etc)
De esta forma, se distinguen los siguientes medidores de temperatura:

Tabla 1: Tipos de medidores de temperatura.
TERMÓMETROS | De expansión o dilatación |
| De bulbo con capilar |
| De tubo en espiral |
| Bimetálicos |
SENSORES Y SONDAS | Termorresistencias |
| Termistores |
| Termopares |
PIRÓMETROS | De radiación|
| Ópticos |
De los medidores de temperatura recogidos en la tabla 1, los más usados en la industria de proceso son las termorresistencias, los termistores, los termopares y los pirómetros de radiación y son, por ello, los que se van a descibrir más adelante.
Los termómetros expuestos en la tabla 1 se basan en la expansión o la dilatación que sufre un sólido, un líquido o un gas al aumentarsu temperatura y se utilizan en la industria para indicación local de la temperatura sobre una escala graduada. Sin embargo, estos termómetros no son adecuados para enviar una señal de temperatura a grandes distancias y no suelen emplearse en lazos automáticos de control.
Por otro lado, los pirómetros ópticos sirven para medir la temperatura a distancia, sin contacto físico, pero son todavíapoco usados en plantas químicas.
2. Medida de la temperatura
2.1 Medida de la tempertura de sólidos
Para medir correctamente la temperatura de un sólido es preciso estimar los gradientes de temperatura en la zona donde se va a realizar la medida y, con ello, poder determinar el tamaño y la forma adecuada del medidor.
Los gradientes de temperatura se evalúan mediante la ley de Biot y el máximo...