TEMPERATURA

PRINCIPIOS Y TÉCNICAS DE LA
MEDICIÓN DE TEMPERATURA
Departamento de Ingeniería Mecánica Universidad de
Santiago de Chile
2013

Roberto Santander
Diego Vasco
Francisco Sepúlveda

INTRODUCCIÓN
La temperatura es una medida directa de la energía interna de un sistema, y su correcta
determinación es fundamental en ciencias e ingeniería. La determinación de la temperatura
de un sistema serealiza mediante la medición de una propiedad cuantificable en función de
ésta. Por ejemplo, el volumen de un gas ideal a presión constante varía proporcionalmente
con la temperatura (Ley de Charles). Aunque la medida del cambio en el volumen de un
gas podría ser usada en la determinación de la temperatura, esto resultaría impráctico en la
mayoría de los casos. Los líquidos y los sólidostambién cambian su volumen, se dilatan
por efecto de la temperatura. Este fenómeno es usado como propiedad termométrica y es
usado en muchos termómetros comunes como el termómetro de mercurio. Por motivos de
practicidad y seguridad, en aplicaciones industriales, a escala piloto y laboratorio se usan
dispositivos más versátiles, con menores tiempos de respuesta, y cuyo funcionamiento está
basadoen principios termoeléctricos (termopares) o en la variación de una propiedad
eléctrica con la temperatura (termistores). El laboratorio de medición de temperatura busca
exponer a los alumnos los conceptos, las técnicas termoeléctricas más ampliamente usadas
en ingeniería y los principios básicos asociados. Se busca además incentivar al alumno en
la evaluación de los errores asociados alcircuito de medición térmica y en la formulación
de soluciones para contrarrestar dichos errores. Metodológicamente, previa lectura de la
guía por parte del alumno, se explica al alumno el montaje experimental antes de dar
marcha a la serie de mediciones que permitirán el cumplimiento de los objetivos. Al final
del laboratorio, el alumno será evaluado para comprobar la apropiación de los conceptos yprincipios tratados.
OBJETIVO GENERAL
Aplicar principios termoeléctricos en la determinación de la temperatura de un sistema y
comparar las mediciones realizadas con una medida patrón.
Objetivos Específicos
a) Implementar un circuito termoeléctrico para la medición de la temperatura reconociendo
cada una de las partes involucradas.
b) Verificar el efecto Seebeck y relacionarlo con el usode termopares para la determinación
de temperaturas.
c) Contrastar el comportamiento NTC de la resistencia eléctrica de un termistor con la
temperatura.
d) Identificar los principales causales de error asociados al circuito termoeléctrico
disponible y formular alternativas para contrarrestarlos.
MARCO TEÓRICO
El funcionamiento de los dispositivos térmicos está fundamentado en el denominadoprincipio cero de la termodinámica que dice que si un sistema A está en equilibrio térmico
con dos sistemas B y C, entonces los sistemas B y C están en equilibrio térmico. La
temperatura es una cantidad escalar relacionada con la energía interna de un sistema

termodinámico. La energía interna cuantifica la traslación, rotación y vibración de las
partículas contenidas en el sistema. Lasescalas de medición de temperatura son clasificadas
como absolutas y relativas. Las escalas relativas están basadas en un invariante termofísico
que sirve como referencia. En la escala Celsius (°C) por ejemplo, la referencia escogida es
el punto triple del agua en el cual las tres fases coexisten en equilibrio. Las escalas
absolutas (Kelvin, Rankine) están basadas en el cero absoluto, estadohipotético en el cual
las partículas de un sistema se encuentran en su estado basal de energía. La medición de la
temperatura puede realizarse mediante diferentes instrumentos basados en diferentes
principios de operación:
• Termómetros de vidrio: el funcionamiento de estos termómetros está basado en la
expansión de un líquido en función de la temperatura. Los más populares son los
termómetros...