TRANSDUCTORES DE TEMPERATURA

GRUPO FREDDy NIOMARIO SERGIO ECHAVARriAGUILLERMO NUMA

TERMOPARESTEMISTORES Y DETECTORES RESISTIVOSTRANSDUCTORES DE TEMPERATURATermopares Un termopar es un sensor de temperatura que consiste en dos conductores metlicos diferentes, unidos en un extremo, denominado punto caliente suministrando una seal de tensin elctrica que depende directamente de la temperatura el cual puede ser conectado a un instrumento de medicin.Un termopar no mide temperaturas absolutas, sino la diferencia de temperatura entre el extremo caliente y el extremo fro.

Diagrama:Formado por la unin de dosmetalesdistintos que produce una diferencia de potencialmuy pequea del orden de los milivoltios.Funcin de la diferencia detemperaturaentre el punto de medida y el punto de referenciaVentajas Son econmicos.Intercambiables.Tienen conectores estndar.Capaces de medir un amplio rango de temperaturas.Su principal limitacin est en la exactitud, pues es fcil obtener errores del sistema cuando se trabaja con precisiones muy inferiores.Estn disponibles en diferentes formatos, comosondas.

Tipos de termopar

Termopar tipo R con barra de cermicaTermopar tipo K con funda de cermica y conector macho estndar

Termopar para procesos de fundicin de hierro y aceroTermopar tipo J con extensin de malla de acero inoxidable y terminales tipo espalda

Termopar tipo T con vstago en acero inoxidableTermopar tipo R: Conductor negativo con alambre de platino y como conductor positivo aleacin de 87% platino y 13% sodio.

Cdigo de colores

Aplicaciones

Termopar de propsito general

Conexin rosca fija

Conexin tornillo

Termopar con abrazadera

Conexin bayoneta

Termopar de superficie

Termopar Imn

Efecto SeebeckCuando las uniones de dos conductores se colocan en un gradiente de temperatura se manifiesta un flujo de calor y un flujo de electrones llamado corriente Seebeck en honor a Thomas Seebeck quien descubri el termopar en 1831 y la FEM que genera la corriente se denomina tensin Seebeck.La diferencia de potencial es directamente proporcional a la temperatura de la unin y a la composicin de los dos metales.

Bibliografia F.G. Lu, S. Yao, S.N. Lou, and Y.B. Li, Comp.Mater. Sci. 29 (2004) 371-378. T. Deb-Roy, J. Szekely, and T.W. Eagar, Mater.Sci. Eng. 56 (1982) 181-193.http://oa.upm.es/21547/1/PFC_Elias_Martinez_Lobelle.pdfTRANSDUCTORES DE TEMPERATURATRANSDUCTORES DE TEMPERATURALa temperatura es un factor de medida engaoso debido a su simplicidad. A menudo pensamos en ella como un simple nmero, pero en realidad es una estructura estadstica cuya exactitud y repetitividad pueden verse afectadas por la masa trmica, el tiempo de medida, el ruido elctrico y los algoritmos de medida.

LOS TRANSDUCTORES ELCTRICOS DE TEMPERATURA UTILIZAN DIVERSOS FENMENOS QUE SON INFLUIDOS POR LA TEMPERATURA Y ENTRE LOS CUALES FIGURAN:Variacin de resistencia en un conductor (sondas de resistencia). Variacin de resistencia de un semiconductor (termistores). f.e.m. creada en la unin de dos metales distintos (termopares). Intensidad de la radiacin total emitida por el cuerpo (pirmetros de radiacin). Otros fenmenos utilizados en laboratorio (velocidad del sonido en un gas, frecuencia de resonancia de un cristal, etc.)

Con tantos transductores, con cul nos quedamos?

Ningn transductor es el mejor en todas las situaciones de medida, por lo que tenemos que saber cundo debe utilizarse cada uno de ellos. Como podemos ver, en la Tabla se estn comparando los cuatro tipos de transductores de temperatura ms utilizados, y refleja los factores que deben tenerse en cuenta: las prestaciones, el alcance efectivo, el precio y la comodidad.

TIPOS DE TRANSDUCTORES DE TEMPERATURA

TERMMETROS DE RESISTENCIA:La medida de temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las caractersticas de resistencia en funcin de la temperatura que son propias del elemento de deteccin.El elemento consiste usualmente en un arrollamiento de hilo muy fino del conductor adecuado bobinado entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o de cermica.

EL DETECTOR DE TEMPERATURA DE RESISTENCIA (RTD): se basa en el principio segn el cual la resistencia de todos los metales depende de la temperatura. La eleccin del platino en los RTD de la mxima calidad permite realizar medidas ms exactas y estables hasta una temperatura de aproximadamente 500 C. Los RTD ms econmicos utilizan nquel o aleaciones de nquel, pero no son tan estables ni lineales como los que emplean platino.En cuanto a las desventajas, el platino encarece los RTD, y otro inconveniente es el auto calentamiento. Para medir la resistencia hay que aplicar una corriente, que, por supuesto, produce una cantidad de calor que distorsiona los resultados de la medida.

TERMISTORES

Los Termistores son semiconductores electrnicos con un coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor elevado y que presentan una curva caracterstica lineal tensin-corriente siempre que la temperatura se mantenga constante.La relacin entre la resistencia y la temperatura viene dada por la expresin.

En la que:Rt= Resistencia en ohmios a la temperatura absoluta Tt.R0= Resistencia en ohmios a la temperatura absoluta de referencia T0.b = constante dentro de un intervalo moderado de temperaturas.Hay que sealar que para obtener una buena estabilidad en los termistores es necesario envejecerlos adecuadamente.

SENSORES DE ICLos sensores de circuitos integrados resuelven el problema de la linealidad y ofrecen altos niveles de rendimiento. Son, adems, relativamente econmicos y bastante precisos a temperatura ambiente.Sin embargo, los sensores de IC no tienen tantas opciones de configuraciones del producto o de gama de temperaturas, y adems son dispositivos activos, por lo que requieren una fuente de alimentacin.

TERMISTOES

TERMISTORUntermistores unsensorresistivo detemperatura. Su funcionamiento se basa en la variacin de laresistividad que presenta unsemiconductor con la temperatura. El trmino termistor proviene deThermally Sensitive Resistor. Existen dos tipos de termistor

Existen dos tipos de termistor:NTC: (Negative Temperature Coefficient) coeficiente de temperatura negativo

Smbolo

PTC:(Positive Temperature Coefficient) coeficiente de temperatura positivo (tambin llamadoposistor).Cuando la temperatura aumenta, los tipo PTC aumentan su resistencia y los NTC la disminuyen.

Smbolo

Sin embargo, a diferencia de lossensores RTD, la variacin de la resistencia con la temperatura no es lineal.

Rt: es la resistencia del termistor NTC a la temperaturaT(K)Ro: es la resistencia del termistor NTC a la temperatura de referencia(K)B:es la temperatura caracterstica del material, entre 2000Ky 5000K.

TERMISTORES PTC

APLICACIONES Hay tres grupos:Aplicaciones en las que lacorrienteque circula por ellos, no es capaz de producirles aumentos apreciables de temperatura y por tanto la resistencia del termistor depende nicamente de la temperatura del medio ambiente en que se encuentra.Aplicaciones en las que suresistencia depende de las corrientes que lo atraviesan.Aplicaciones en las que se aprovecha la inercia trmica, es decir, el tiempo que tarda el termistor en calentarse o enfriarse cuando se le somete a variaciones detensin.

APLICACIONES Basadas en el calentamiento externo de los termistores Todas las relativas a la medida de control y compensacin trmica

Basadas en el autocalentamiento del termistor

INCONVENIENTES DE LOS TERMISTORESPara obtener una buena estabilidad en los termistores es necesario envejecerlos adecuadamente. Pero el principal inconveniente del termistor es su falta de linealidad.

DETECTORES DE TEMPERATURA RESISTIVOS (RTD)

CARACTERSTICA DE LOS METALES

TIPOS DE RTD

RTD

ESTRUCTURA FSICA DE RTD

REFERENCIAS Sensores Resistivos antares.itmorelia.edu.mx/~talfaro

Albert Paul Malvino (2000).Principios de Electrnica. Mc Graw Hill.ISBN 84-481-2568-1.