Termometros de bulbo y capilar

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Termómetros de Bulbo y Capilar
Los sistemas de Bulbo y Capilar son también conocidos como sistemas termales o también sistemas volumétricos llenos. El sistema básico, incluye un sensor de temperatura, un elemento de desplazamiento del tipo Bourdon, a diafragma o a fuelle, un tramo de tubo capilar y un fluido. El sensor se encuentra ubicado en el lugar donde se debe medir la temperatura, mientrasel tubo conecta el sensor al elemento de desplazamiento. El sistema está totalmente sellado para mantenerlo a volumen constante, y está lleno de un fluido que puede ser líquido o gaseoso.

El sistema termal funciona de la siguiente manera: al sufrir el bulbo un cambio de temperatura, la presión del fluido de que está lleno cambia, como se mantiene constante el volumen, dicha presión setransmite a través del tubo capilar, provocando que el elemento motriz (Bourdon), se desenrolle o enrolle obteniendo así un movimiento rotatorio en el eje del elemento motriz, movimiento que es amplificado para operar un mecanismo a base de palancas que posiciona un puntero o una plumilla de antemano calibrada en grados de temperatura.

Los efectos de las variaciones de temperatura ambiente sobre lamedición de temperatura dependen de varios factores, incluyendo el tipo de sistema, su alcance de temperatura, el largo del tubo capilar y su material de construcción, el fluido de llenado y su presión, el material utilizado para el elemento de desplazamiento, el tamaño del sensor y los requerimientos de protección de sobrerango. En los sistemas de líquido y gas, tanto el elemento de desplazamientocomo el capilar pueden compensarse para estos efectos (plena compensación), o tan sólo se puede compensar el elemento de desplazamiento (compensación parcial). Puesto que los sistemas de vapor no se ven afectados por las variaciones de temperatura ambiente, no necesitan compensación.

Los fluidos que se manejan para llenar los sistemas termales son: líquido orgánico, vapor orgánico y gasmercurio. Los sistemas termales están clasificados en cuatro grupos por la SAMA (Scientific Apparatus Makers Association), esta misma clasificación fue adoptada por la ISA (Instrument Society of America). De acuerdo con el fluido de llenado, la SAMA ha clasificado los sistemas termales en: Clase I, Clase II, Clase III, y Clase IV, respectivamente.

Los sistemas termales Clase I y IV son del tipo deexpansión de líquidos, y los sistemas de Clase II y III son de cambio de presión de gas o vapor.

Los sistemas Clase I y V normalmente tienen más del 100% del alcance como protección. Cuando el volúmen del capilar se aproxima al volúmen del sensor, la protección se reduce. Los sistemas Clase III tienen la mayor capacidad de protección de sobrerango mientras los de Clase II la menor.

Tabla 1:Clasificación de los Sistemas Termales

Clase I. Líquido orgánico.

Los sistemas llenos de líquido usan hidrocarburos como alcohol etílico, benceno, metanol, éter etílico, Tolueno, a continuación se presentamos los rangos de temperatura de alguno de ellos:

Tabla 2: Rangos de temperatura de algunos líquidos orgánicos

La ecuación (1) que rige a estos sistemas termales es la expansión de loslíquidos:

V1 = V0 (1+ at) (ecuación 1)
en donde:

V1 = volumen final
V0= volumen inicial
a = coeficiente de expansión del líquido
t = temperatura

El rango de aplicación de esos sistemas termales es de -80ºC a 20ºC. Como se explicó anteriormente, la temperatura del ambiente afecta la lectura de esos sistemas termales, por lo tanto es necesario hacer una compensación. Lascompensaciones que existen son de dos tipos.
Compensación completa (Clase IA)

Consiste en agregar otra espiral igual y un capilar igual al sistema termal. Se utiliza compensación completa cuando no hay condiciones de temperatura ambiente estables, también cuando el rango es estrecho o cuando el bulbo es pequeño, o cuando el capilar es muy largo. El largo máximo del tubo capilar para sistemas Clase IA...
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