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Mediciones de Temperatura, Termómetros e Introducción
Síntesis Prof. Ing. Eduardo Néstor Alvarez http://www.fi.uba.ar/laboratorios/lscm/SITIOCON.htm
Principios Físicos en los que se basan los instrumentos de medición de temperatura
Métodos Mecánicos
a) Variación de Volumen ( Líquidos , Gases , Sólidos )
b) Variaciones de Presión a Volumen Constantes
Métodos Eléctricos
c) Variaciones deResistencia de un Conductor ( Sondas de Resistencia )
d) Variación de Resistencia de un Semiconductor ( Termistores ).
e) Diferencia de Potencial creada a partir de la unión de dos Metales. (Termopares).
Métodos Basados en Radiación:
f) Intensidad de Radiación emitida ( Pirómetros de Radiación)
Otras mediciones especiales ( algunas no aplicables en la industria).
Indicadores de Color , Lápices, Pinturas
Sensores Fluídicos . Sondas Neumáticas
Sensores Ultrasónicos . Velocidad del Sonido en un Gas
Termómetros Acústicos . Frecuencia de Resonancia de un Cristal.
Indicadores de Luminiscencia. Termografía
Sinteticemos algo sobre campos de aplicación usuales en el medio nacional:
Sistema
Rango en ºC
Termocuplas
-200 .. 2800
Sistemas de Dilatación
-195 .. 760
Termorresistencias-250 .. 850
Termistores
-195 .. 450
Pirómetros de Radiación
-40 .. 4000
TERMÓMETROS
TERMÓMETRO DE VIDRIO
Funciona por la dilatación de un líquido alojado en un bulbo , que se visualiza en un capilar cuyo pequeño diámetro permite apreciar grandes variaciones de la longitud del fluido dilatado para un determinado volumen.
La expresión del volumen total del fluido encerrado es:
V = Vo (1+ α Δt)
LÍQUIDO
DESDE
HASTA
Mercurio
-35 ºC
+280 ºC
Amalgama de Mercurio -Talio
-55 ºC
+ND ºC
Mercurio y capilar lleno de Gas
-35 ºC
+450 ºC
Pentano
-200 ºC
+20 ºC
Alcohol
-110 ºC
+50 ºC
Tolueno
-70 ºC
+100 ºC
Errores:
1. Los que se generan por la dilatación del tubo de vidrio.
2. Los que se deben al tiempo de inmersión del bulbo.
3. Los que se deben a la falta de uniformidadde la superficie transversal del capilar.
4. Los que se deben a la profundidad de inmersión , etc.
En aplicaciones industriales se protege los termómetros con una vaina o cubierta de metal , que puede ser acero (generalmente inoxidable) o bronce , latón , aluminio , níquel.
El vidrio tiene una forma convexa que permite ampliar mediante efecto óptico el ancho del capilar lleno de fluído al efectode visualizar mas fácilmente la temperatura.
El espacio entre el bulbo y la vaina se rellena de algún material altamente conductor térmico como un aceite de silicona , o fino polvo de cobre o bronce para obtener constantes de tiempo lo mas pequeñas posibles , por ejemplo del orden del medio segundo. En los últimos años se han desarrollado encapsulados transparentes de teflón a fin de evitarcontaminaciones en caso de rotura. Los termómetros se calibran para ser usados de diversos modos por ejemplo:
Inmersión Parcial , se sumerge el bulbo en el fluído cuya temperatura se quiere medir.
Inmersión Total , se sumerge toda la columna de líquido de medición .
Inmersión completa, se sumerge todo el termómetro .
Los termómetros de mercurio pueden tener electrodos que le permitan una o massalidas eléctricas puntuales, uno de los electrodos va en el bulbo y los otros a distintas temperaturas fijas.
Los termómetros de máxima tienen una restricción a la salida del bulbo que impide el fácil retorno del mercurio a l mismo. Se debe agitar en forma violenta el termómetro para lograr este retorno.
Aplicación clásica de lo antedicho es el termómetro clínico.
TERMÓMETRO BIMETÁLICOS
Se basaen la diferencia de dilatación de los metales tales como: AluminioBronce, Cobre , Laton , Níquel , Níquel Cromo , Monel , Acero , Aleación Hierro – Niquel(36%) llamada Invar , Porcelana , Cuarzo. El aluminio tiene el mayor coeficiente de dilatación de los mencionados.
Se obtienen exactitudes del orden del 1% de la medición.
Las combinaciones mas usuales son
Par Bimetalico
Temperatura máxima...