Laboratorio 4 Sensores De Temperatura 2w2n63

INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL CODIGO: AA3070

LABORATORIO N° 04 “SENSORES DE TEMPERATURA”

Alumnos:

1.- Yanira Chambilla Condori 2.- Gabriela Benito Mendoza 3.- Esteban Huaraya Begazo 4.- Sebastián Pilares Sosa

Grupo

:

Semestre

:

Fecha de entrega

:

B

Nota:

III 25/09/2017

Hora:

Nro. DD-106 Página 1 / 13

INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL Tema :

Sensores de Temperatura Nota:

Grupo

App./Nom.:

I.

Fecha:

04

Lab. Nº

OBJETIVOS:  Identificar el principio de funcionamiento y características constructivas de un termopar.  Identificar el principio de funcionamiento y características constructivas de un RTD.  Interpretar tablas de referencia de termopares en general.

II.

MATERIAL Y EQUIPOS:  Cámaras térmicas.  RTD PT – 100.  Termopar tipo “J” y tipo “K”.  Multímetro  Display

III.

INFORMACION TEORICA

Un termopar (también

llamado termocople)

es

un transductor formado

por

la

unión

de

dos metales distintos que produce una diferencia de potencial muy pequeña (del orden de los mili voltios) que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado «punto caliente» o «unión caliente» o de «medida» y el otro llamado «punto frío» o «unión fría» o de «referencia» (efecto Seebeck). Normalmente los termopares industriales están compuestos por un tubo de acero inoxidable u otro material. En un extremo del tubo está la unión, y en el otro el terminal eléctrico de los cables, protegido dentro de una caja redonda de aluminio (cabezal).

Tipos 

Tipo K (cromel/alumel): con una amplia variedad aplicaciones, está disponible a un bajo costo y en una variedad de sondas. El cromel es una aleación de Ni-Cr, y el alumel es una aleación de Ni-Al. Tienen un rango de temperatura de –200 °C a +1372 °C y una sensibilidad 41 µV/°C aproximadamente. Posee buena resistencia a la oxidación.



Tipo E (cromel/constantán [aleación de Cu-Ni]: no son magnéticos y gracias a su sensibilidad, son ideales para el uso en bajas temperaturas, en el ámbito criogénico. Tienen una sensibilidad de 68 µV/°C.

INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL


Tema :


App./Nom.: 

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

04

Tipo J (hierro/constantán): su rango de utilización es de –270/+1200 °C. Debido a sus características se recomienda su uso en atmósferas inertes, reductoras o en vacío, su uso continuado a 800 °C no presenta problemas, su principal inconveniente es la rápida oxidación que sufre el hierro por encima de 550 °C; y por debajo de 0 °C es necesario tomar precauciones a causa de la condensación de vapor de agua sobre el hierro.



Tipo T (cobre/constantán): ideales para mediciones entre -200 y 260 °C. Resisten atmósferas húmedas, reductoras y oxidantes y son aplicables en criogenia. El tipo termopar de T tiene una sensibilidad de cerca de 43 µV/°C.



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 oxidación de altas temperaturas, y no necesita del platino utilizado en los tipos B, R y S, que son más caros.

Por otro lado, los termopares tipo B, R y S son los más estables, pero debido a su baja sensibilidad (10 µV/°C aprox.) generalmente son usados para medir altas temperaturas (superiores a 300 °C). 

Tipo B (Pt-Rh): son adecuados para la medición de altas temperaturas superiores a 1800 °C. Los tipo B presentan el mismo resultado a 0 °C y 42 °C debido a su curva de temperatura/voltaje, limitando así su uso a temperaturas por encima de 50 °C.



Tipo R (Pt-Rh): adecuados para la medición de temperaturas de hasta 1300 °C. Su baja sensibilidad (10 µV/°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 µV/°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 calibración universal del punto de fusión del oro (1064,43 °C).

Los termopares con una baja sensibilidad, como en el caso de los tipos B, R y S, tienen además una resolución menor. La selección de termopares es importante para asegurarse que cubren el rango de temperaturas a determinar.



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

04



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

04




Grupo

App./Nom.:

IV.

Fecha:

Lab. Nº

04

PROCEDIMIENTO: 1.

CARACTERÍSTICAS DEL ELEMENTO TERMOPAR TIPO J y TIPO K. La siguiente experiencia de laboratorio consiste en construir una curva de la característica temperatura – FEM de la unión caliente un elemento termopar. Ésta tarea es simple, sin embargo las mediciones se ven afectadas por el potencial aportado por las uniones frías del cada uno de los conductores del termopar con las puntas de prueba del instrumento de medición (voltímetro).

Figura 1.

Proceda de la siguiente manera para el caso del termopar tipo J y tipo K: a. Registre en la siguiente tabla los potenciales obtenidos en los extremos del termopar, para un rango de temperatura entre 25 °C y 60 °C (procure registrar 10 valores diferentes). b. Grafique los puntos registrados experimentalmente con color azul o verde y los valores nominales esperados con color rojo. c. Compare las gráficas y determine el potencial aportado por las uniones frías.

T (°C)

DDP

DDP (Nom.)

26.8

1.071

1.0725

30

1.209

1.23

35.1

1.403

1.411

40

1.612

1.611

45

1.814

1.817

50

2.022

2.02

55

2.228

2.229

60

2.437

2.46

NOTA: No es necesario completar todas las casillas.

GRAFICAS TERMOPAR TIPO “k” – Error estimado = _____0.4%____

GRAFICAS TERMOPAR TIPO “k” 70 60 50 40 30 20 10 0 1

2

3

T (°C)

4

DDP

5

6

DDP (Nom.)

7

8



Sensores de Temperatura App./Nom.:

T (°C)

DDP

DDP (Nom.)

26.3

1.050

1.012

30

2.02

1.203

35

1.408

1.407

40

1.611

1.611

45

1.816

1.817

50

2.023

2.02

55

2.228

2.229

60

2.425

2.436


2.

Fecha:

04

Lab. Nº

GRAFICAS TERMOPAR TIPO “K” – Error estimado = __0.6 % _______

TEMPERATURA VS DDP TEMPERATURA

Nota:

Grupo

70 60 50 40 30 20 10 0

1

TEMPERATURA 26.3

2

3

4

5

6

7

8

30

35

40

45

50

55

60

DBP

1.05 2.02 1.408 1.611 1.816 2.023 2.228 2.425

DBP Nominal

1.012 1.203 1.407 1.611 1.817 2.02 2.229 2.436

CARACTERÍSTICA RESISTENCIA VS. TEMPERATURA DE UN RTD Pt-100

a. Registre en la siguiente tabla los valores óhmicos de la resistencia obtenidos en los extremos del RTD Pt-100, para un rango de temperatura entre 25 °C y 60 °C (procure registrar 10 valores diferentes). Consigne simultáneamente los valores nominales esperados. b. Grafique los puntos registrados experimentalmente con color azul o verde y los valores nominales esperados con color rojo. c. Compare las gráficas y determine el error aportado por la resistencia del cable y/o los os defectuosos del ohmímetro. T (°C)

R (Ohm)

26.8

110.43

110.42

30

111.67

111.67

35

113.59

113.61

40

115.56

115.57

45

117.43

117.47

50

119.40

119.40

55

121.33

121.32

60

123.24

123.24

R (Ohm Nom.)


GRAFICAS RTD Pt-100

_ Error estimado = 0.005%



Tema :


V. a.

App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

04

CUESTIONARIO ¿Diga en términos comparativos cuáles son sus conclusiones sobre los dispositivos estudiados? ¿Qué opina de la repetitividad de estos dispositivos? Las termocuplas al aumentar la temperatura aumenta su diferencia de potencial , mientras que el sensor PT 100 al aumentar su temperatura aumenta su resistencia , es por ello que cada uno cuenta con una tabla de valores respecto a diferentes temperaturas para poder dar ajustes de comparación y medición Los valores asignados de acuerdo al diferencial de potencial varían de acuerdo a un valor determinado dado por el tipo de bimetal que se utiliza en una termocupla ya que la diferencia de calor crea el potencial

b.

¿Cuáles son los fenómenos físicos térmicos que ocurren en los termopares? Los termopares son dos metales distintos (diferentes en composición y constante dieléctrica), estos se basan en un principio físico – térmico, el cual es el efecto Seebeck, este efecto consiste en el proceso que ocurre al unir dos hilos conductores formando un circuito cerrado, y a este circuito si se exponen las uniones a diferentes temperaturas se genera una corriente eléctrica continua. Este efecto se debe a que los metales reaccionan de manera diferente a la diferencia de temperatura, creando así como un circuito cerrado la producción de un campo magnético y esa diferencia de temperatura junto con el campo magnético generan una diferencia de potencial, es decir se genera un voltaje

c.

Proponga al menos una aplicación industrial para cada tipo de dispositivo estudiado y realice su diagrama eléctrico.



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

1. Termopar tipo K Este termopar se usa para aplicaciones de tipo general  Termómetros  Controladores  PLC

2. Termopar tipo J Este termopar se usa para diferentes procesos distintos  Medición de dimensiones  Medición de material  Calibración

3. Sensor de temperatura RTD – Pt 100 Este tipo de sensor cuenta con una gran precisión y una buena estabilidad y se usa para  Circuitos de líquidos  Industrias químicas  Cámaras de secado

04



Tema :


App./Nom.:

VI.

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

04

OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y APLICACIONES

Observaciones 

Se observó mediante las gráficas que cada uno de los sensores vistos genera una gráfica diferente de acuerdo a los valores obtenidos mediante la diferencia de calor.



Se vio que es necesario, para diferenciar los parámetros utilizar como base la variación de la resistencia de acuerdo a la variación de los valores de calor en el tiempo.



Se observó que en la medición de las variaciones para comparar, se utiliza la comparación con los datos brindados por los fabricantes para reconocer si existen errores en la medición.

Conclusiones Se comprobó que en los sensores la diferencia y los valores del calor junto con la reacción de los equipos de medición generan variaciones de acuerdo al cambio de calor , es decir se comprobó que se crea un campo magnético, se genera un voltaje. Se comprobó que en cada una de las termocuplas y del sensor PTR 100 se consideran diferentes escalas de medición referido a la temperatura , esto es gracias a que se usan diferentes uniones de metales con diferente reacción al calor Se demostró que cada sensor tiene una forma diferente , y esto es debido al uso que se le dará o al tipo de conexión presente internamente , lo cual le brinda las condiciones para



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

04

medir dentro de un rango o escala determinada la diferencia y variación de potencial de acuerdo al calor y al tipo de la juntura de los metales.

Aplicaciones : 

Las aplicaciones en este caso de las termocuplas tipo J y tipo K dependen del tipo de diseño, de la precisión y la estabilidad del mismo para generar un uso adecuado en la industria , por ejemplo estos sensores pueden utilizarse en la medición de temperatura , en la calibración y para el control (Voltimetro)



En cuanto al sensor RTD PT 100 este sensor cuenta con una gran precisión y buena estabilidad por lo que es usado en procesos más complejos que conlleven una mayor precisión en las mediciones por ejemplo en los procesos de calibración ( medidores de temperatura en la atmosfera para calibrar)




Grupo

App./Nom.:

Fecha:

PROYECTO SEMESTRE

Lab. Nº

04

Sensores de Temperatura GRUPO

FECHA LISTA DE MATERIALES

ITEM

DESCRIPCION

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

RTD – PT 100 Termopar tipo J Termopar Tipo K

LISTA DE HERRAMIENTAS Y EQUIPOS Multímetro eficaz Fluke 279 FC Display

1 2 3 4 5 6 7

UNIDAD

CANT.

1 1 1

1 1 1

1 1

1 1

TIPO

COSTO DE MATERIALES ITEM

TERMO CUPLA

UNIDAD

DESCRIPCION

CANT.

PRECIO UNIT. S/.

PRECIO TOTAL S/.

1

RTD – PT 100

1

265.00

265.00

2

Termopar Tipo K

1

40.00

40.00

3

Termopar tipo J

1

40.00

40.00

4

Multímetro eficaz Fluke 279 FC

1

3854.00

3854.00

TOTAL S/.

4199.00

J



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

ANEXO Termopar tipoK con temperatura de 34.6°C

RTD – PT 100 CON TEMPERATURA DE 36.7°C

Lab. Nº

04



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Termocupla tipo k con temperatura de 48.9 °C

Lab. Nº

04



Tema :


App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

04



Tema :


App./Nom.:

TERMOCUPLA TIPO

K

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

04



Tema :


App./Nom.:

RTD- PT 100

FIN DEL DOCUMENTO

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

04

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Overview 3z723u

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