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Tema 4 Medida de la Temperatura - Contenido educativo

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Subido el 20 de enero de 2025 por Patricia Carol S.

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Se explican los medidores de temperatura y su función dentro de los lazos de control en la industria química

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Vamos a comenzar con el tema de medida de temperatura. 00:00:00
Es el primer tema que vamos a abordar, que está relacionado con todos los medidores. 00:00:04
Como ya hemos visto en los temas iniciales, en un sistema, en un proceso, 00:00:08
cuando yo quiero controlar la información que yo capto del proceso, 00:00:14
es captada por un sensor, también llamado captador, 00:00:18
y esa información que obtiene del proceso nos sirve para controlar esta variable, 00:00:22
que es un indicativo de cómo se está realizando el proceso. 00:00:28
Tenemos varios tipos de sensores que utilizamos en la industria química, 00:00:31
los de temperatura, los de presión, caudal o nivel, 00:00:34
y estos sensores que están directamente conectados con el proceso 00:00:38
tienen la sensación física del proceso, por ejemplo en el caso de la temperatura, 00:00:42
la sensación térmica, y esa sensación térmica es transformada en alguna magnitud 00:00:47
que se puede trasladar en manera de información al controlador. 00:00:52
El controlador en su caso decidirá qué es la tarea que tiene que hacer 00:00:58
para mantenerse dentro de unos niveles deseados 00:01:03
y por tanto ese controlador manda una señal al que finalmente es un actuador 00:01:06
que puede ser de cualquier naturaleza. 00:01:12
Normalmente las plantas químicas sabemos que suelen ser las válvulas 00:01:14
o los motores asociados a bombas o agitadores 00:01:17
y esa información de qué es lo que debería hacer se manda al proceso. 00:01:20
Esta información, en este caso, cuando entra en juego el actuador, ya interfiere directamente en el proceso. 00:01:25
Por ejemplo, en el caso de una temperatura, si la temperatura de mi proceso es demasiado alta, 00:01:32
mi controlador debe mandar una instrucción al actuador para que resuelva ese problema. 00:01:37
En el caso, por ejemplo, que tengamos una temperatura alta y tengamos, en el caso físico, 00:01:44
un proceso con una temperatura de enfriamiento, de agua de enfriamiento, 00:01:48
pues el actuador podría ser, por ejemplo, que sea que abre válvula. 00:01:54
Abre válvula de agua de enfriamiento, al abrir la válvula de agua de enfriamiento, 00:01:59
el proceso en sí se enfría más, la temperatura baja, logrando entonces acercarse al valor deseado. 00:02:03
Estos casos, este caso que he explicado, un sistema feedback en los distintos tipos de procesos químicos, 00:02:09
pues lo vamos a ver con los distintos medidores. 00:02:16
Por lo tanto, lo que vamos a estudiar en este tema es qué hay en el mercado, qué es lo más utilizado como sensor de temperatura, elemento primario. 00:02:18
Como he comentado, el que tiene la sensación física, es decir, está directamente pegado al sistema, es el elemento primario, que es lo que sale del sistema. 00:02:27
y este elemento primario, imaginaros que fuera algo de temperatura, en este caso ya que estamos hablando de la temperatura, 00:02:38
esa sensación térmica puede ser trasladada a, por ejemplo, si es un elemento metálico puede dilatarse 00:02:44
y esa dilatación tendrá como consecuencia un cambio de posición o si se calienta tendrá como consecuencia un cambio en la propiedad eléctrica o de conductiva. 00:02:52
Por lo tanto, otro elemento se va a encargar de transferir esa información, ese cambio de propiedad y transformarla en una señal que sea medible y transmitible. 00:03:03
Todo este elemento es el transmisor de temperatura. Esto sería un TE, Temperature Element, y en conjunto todo esto sería lo que nosotros teníamos a veces que poníamos TT, Transmisor de Temperatura. 00:03:12
Normalmente se vende en bloque completo, sobre todo cuando están enlazados a controladores. 00:03:29
No son solo un elemento que siente y ya, sino que además de sentir, transmite esa información. 00:03:34
Por lo tanto, tenemos solo los que serían indicadores. 00:03:40
Aquí está el aire indicador, pero también hay otras funciones. 00:03:43
Puede ser un registrador de temperatura que va guardando datos o también puede tener otras funciones de microprocesadores, 00:03:46
es decir, funciones matemáticas que con esa información se traslada, por ejemplo, directamente a una señal digital con una señal de temperatura. 00:03:54
Como ya sabemos, la temperatura tiene varias unidades de medida. 00:04:03
La unidad habitual en nuestro entorno es los grados centígrados. 00:04:07
También es cierto que es porque vivimos en España y en Europa. 00:04:12
Sabéis que hay otros países donde la unidad típica de uso común, 00:04:15
Nosotros trabajamos con sensores de temperaturas corporales de tantos grados, el agua bulla a 100 grados, en cambio la temperatura ambiente es 25 grados, pero hay otros sitios donde estos números no les suenan a nada, como a nosotros tampoco nos suenan los Fahrenheit y trabajan perfectamente con temperaturas del día de 80 grados Fahrenheit y claro, nosotros no sabemos normalmente si son mucho o poco. 00:04:18
Esto obviamente es algo que hay que ir solucionando. Obviamente no vamos a tener la soltura con la que tiene una persona que trabaja habitualmente con otras unidades, pero sí deberíamos tener muy claro cómo son las magnitudes entre las distintas escalas de medida. 00:04:44
Hay dos escalas de medida en esta tabla que son relativas, es decir, yo he puesto un cero en algún sitio que no es el cero absoluto, que son los grados centígrados y Fahrenheit, y hay dos escalas absolutas, que es la temperatura en Kelvin o Rankine, que es menos utilizada porque sabemos que ese sistema, el sistema inglés, por llamarlo así, no lo usamos, que son temperaturas absolutas. 00:04:57
Esas temperaturas absolutas, por ejemplo, las usáis cuando calculáis la ecuación de gases ideales, ponéis la temperatura. Necesitáis poner la temperatura absoluta. Pero en manejo habitual solemos trabajar con grados centígrados como sensación térmica. Nos gusta trabajar en esos grados, nos resulta más cómodo. 00:05:20
Estas escalas tienen una forma de relacionarse entre ellas, tenemos forma de calcular cuántos son Fahrenheit y si tenemos los grados centígrados o cuántos Fahrenheit equivalen a tantos Kelvin y esto es algo de lo que hay que saber manejar. 00:05:38
Como ya sabréis en el instituto, estas cosas se suelen dar en el instituto, como los grados centígrados son una escala donde se ha puesto arbitrariamente un valor que está relacionado con las propiedades físicas del agua, por ejemplo, 0 grados la temperatura de congelación del agua y 100 grados la temperatura de ebullición del agua, pues se decidió que en esa de 0 a 100, pues íbamos a dividirlo en 100 rayitas o subunidades y esa subunidad se llamaba grado centígrado. 00:05:54
Esa misma magnitud de cambio, es decir, lo que hay de 0 a 1 o de 1 a 2 grados centígrados, se adquirió también para los grados Kelvin. 00:06:22
La única diferencia es que el 0 absoluto Kelvin, que es cuando hay el menor movimiento de moléculas dentro de un recipiente o en una zona, es decir, cuando las moléculas básicamente no vibran, 00:06:31
el 0, pues claro, obviamente no queda ni mucho menos cerca del 0 centígrado. 00:06:43
Pero sí lo que sabemos es que un cambio en un grado centígrado es el mismo cambio en grados que el agua en estado sólido. 00:06:48
En cambio, para los ingleses, cuando estamos hablando de que le ponemos el agua a 0 grados, que hacemos hielo, pues para ellos no son 0 grados, son 32 grados Fahrenheit. 00:06:57
Esto obviamente no coincide con nosotros porque ellos lo que pasa es que utilizaron otro cero. 00:07:08
La persona que hizo la calafánica y que tenía ese apellido, pues lo que hizo fue buscar la temperatura más fría posible. 00:07:13
Hay varias versiones de este asunto, pero la que parece ser más popular es que esta persona buscó una mezcla frigorífica, 00:07:20
que es una mezcla de cloruro amónico y agua que baja muchísimo la temperatura. 00:07:27
Debe ser la temperatura más baja que pudo encontrar experimentalmente y a esa le llamó cero. 00:07:32
Y la temperatura de ebullición del agua como 212. 00:07:38
Pues, ¿qué pasa? Que allí, entonces, la temperatura de congelación del agua es 32 y, si os fijáis, entre 212, que es la temperatura de ebullición del agua, y 32, tal como definieron el grado Fahrenheit, hay 180 unidades. 00:07:41
Esta es la parte que quiero que entendáis. Para el mismo espacio de temperatura, el mismo intervalo de temperatura, que sería entre la temperatura de ebullición del agua y la de congelación del hielo, hay por un lado 180 rayitas Fahrenheit y por el otro hay 100 grados centígrados o Kelvin. 00:07:58
Entonces, ahí hay la forma de equivalencia de saltar de una escala a la otra. 00:08:18
Por cada grado centígrado hay 1,8 grados Fahrenheit. 00:08:23
Por lo tanto, un grado centígrado como tal es más grande que un grado Fahrenheit. 00:08:27
Tenéis las relaciones en las escalas, donde aparece la fórmula, donde tenéis aquí un 1,8. 00:08:31
He puesto un vídeo, un enlace, para que los que no se acuerden muy bien de cómo se hacía esto, 00:08:38
pues podáis practicar los cambios de unidades. 00:08:45
Vamos directamente a meternos con las medidas de temperatura. ¿Qué medidores de temperatura son los más habituales? 00:08:46
Los vamos a clasificar de acuerdo a cómo es su funcionamiento. Tenemos los eléctricos, o sea, los que están basados en fenómenos eléctricos para la sensación de temperatura. 00:08:54
Los mecánicos, obviamente todos están expuestos a temperatura, pero algo cambia. Los de radiación térmica y los visuales. 00:09:05
Vamos a comenzar con los sensores basados en características eléctricas. 00:09:12
El primero de todos se llama termopar, en inglés termocouple o termocuple. 00:09:18
Los termopares se suelen llamar termocuplas cuando se ha intentado, digamos, trasladar la palabra en inglés a castellano. 00:09:24
Entonces, en algún momento veréis escrito termocupla y quiere decir lo mismo que termopar. 00:09:32
Un termopar no es más que la unión de dos hilos conductores de metales diferentes, en esos metales diferentes o en uno de sus extremos se unen, esa unión puede ser provocada por ejemplo el efecto de calor como una soldadura o una torsión para que haya un contacto íntimo. 00:09:37
íntimo. Ciertamente las más utilizadas son las que tienen una soldadura, una unión fuerte, puesto 00:09:56
que esto les favorece para que aguanten más las inclemencias de lo que puede ser una medida 00:10:03
industrial. Por otro lado, además, como no es más que dos cables, suelen venir envainados, es decir, 00:10:08
una especie de funda protectora. Esa funda protectora suele ser metálica para que les 00:10:15
proteja y sean menos inmunes a vibraciones o a problemas como golpes o un tema mecánico. 00:10:21
Lo importante de los termopares es el principio de funcionamiento. Al unir las dos puntas 00:10:28
de cables distintos, esta unión se le llama unión caliente o junta caliente, esa es la 00:10:34
punta que va a ser la sensora, donde se va a someter al proceso de medida. Donde esté 00:10:41
La unión es el punto de medida. 00:10:49
En el otro extremo de los dos cables, que son los cables que están sueltos, no están unidos, 00:10:52
entre ellos, cuando la junta se coloca a una temperatura, 00:10:58
yo voy a poder percibir en los otros extremos de los que están sueltos una pequeña tensión. 00:11:02
Esa tensión se llama fuerza electromotriz, no es más que un voltaje muy pequeño 00:11:09
que se origina por la diferencia de comportamiento de los metales que son diferentes ante la temperatura. 00:11:13
Este efecto llamado efecto Sivek se da para distintos materiales, distintas mezclas de materiales. 00:11:19
Simplemente lo que tiene que haber es una unión en un punto de dos materiales diferentes. 00:11:26
Obviamente no va a ser cualquier material diferente. 00:11:31
Existen varios tipos de materiales que se han unido y se han estudiado. 00:11:34
Y esa unión específica tiene un subnombre. 00:11:38
En el caso, por ejemplo, que estamos viendo en la figura, es un termopartipo K. 00:11:43
Ese termopartipo K tiene un hilo de una aleación de níquel cromo, una aleación específica con cierta pureza, 00:11:47
y otro hilo también de una aleación específica de aluminio cromo. 00:11:55
Al unirlas en el punto caliente, como mostramos aquí, el punto caliente se llama el punto donde voy a establecer la medida. 00:11:59
Si este punto está a 300 grados centígrados, el comportamiento de los electrones en este material y en este va a ser diferente. 00:12:07
Por lo tanto, cuando yo me coloque en estos dos extremos con un medidor, un voltímetro, voy a sentir una tensión. 00:12:15
Y esa tensión en milivoltios o a veces expresa en microvoltios, pues se tabula. 00:12:24
¿Qué va a suceder? Que para cada temperatura en el punto caliente va a existir una medida de voltaje relacionada. 00:12:29
Vamos a ver qué tipo de materiales hay. 00:12:37
Pues si os fijáis, en esta tabla tenemos distintos tipos de termopares con distintas letras. 00:12:40
Cada letra está asociada a una combinación, a una unión de dos tipos de metales 00:12:46
y el rango al que se suele trabajar, bien porque la aleación aguante o no aguante esa temperatura 00:12:51
o bien porque se comporta mejor en esas temperaturas. 00:12:57
Entonces, cada termopar, cada mezcla de dos hilos es óptima para un trabajo en un rango, de tantos a tantos. 00:13:00
Si os fijáis, muchas trabajan a temperaturas negativas, aunque no es lo más normal, pero lo importante es que trabajan a temperaturas positivas altas. 00:13:08
Esta es la parte más interesante de los termopares, que son capaces de trabajar 1500, 1100 grados, 1600. 00:13:18
Entonces, dependiendo de los materiales de construcción, pueden trabajar a muy altas temperaturas y ser capaces de medir. 00:13:25
Como en todo hay normas y están normalizados, por ejemplo, colores de los materiales para que cuando uno los vea, los cablecitos, pues uno sepa un poco de qué tipo son. 00:13:31
Hay códigos de colores, no voy a pedir que los aprendáis ni mucho menos. 00:13:44
Unidos al final de los cables está normalmente una clavija. 00:13:48
Esa clavija son de distinto tipo y de acuerdo a cómo sean, si os fijáis, también son diferentes. 00:13:53
porque esas clavijas deben ser compatibles con el mismo material que yo estoy conectando vale 00:13:59
yo no puedo tener cambio de material y esto es súper importante porque si yo compro un termo 00:14:05
para ver por ejemplo de dos metros de largo y resulta que necesito dos metros más no se puede 00:14:11
poner cualquier cable se tiene que poner un cable de extensión del mismo tipo tengo que unir el 00:14:17
mismo metal uno con cada cable con cada cable es decir ni siquiera ni siquiera combinados ya 00:14:25
no puede ser que tenga níquel cromo y níquel aluminio y ahora le quiero poner un cable de 00:14:31
extensión y justo por como el empalmado conjunto níquel cromo con níquel aluminio no se puede 00:14:35
porque entonces soy incapaz de leer la temperatura correcta creo que eso es lo más importante de que 00:14:42
hay que saber en los termopares de que los cables de tensión siempre tienen que ser del mismo 00:14:47
material como para que sea un mismo cable del mismo material super largo el tipo de clavijas 00:14:51
más o menos son pequeñitas aquí no se ve muy bien en la foto no se estima muy bien el tamaño pero 00:14:58
son clavijas pequeñitas que se unen directamente a lo que es la electrónica que muchas veces es 00:15:05
el directamente el controlador estos son las temperaturas de trabajo y los materiales hay 00:15:12
Hay veces que las aleaciones tienen nombres propios, por ejemplo, el termopar tipo K se llaman cromel-alumel, 00:15:19
porque son como nombres de las mezclas, pero bueno, si no, la llamáis aleación níquel-cromo, aleación níquel-aluminio, no pasa nada. 00:15:28
Pero bueno, casas comerciales te pueden decir esos nombres, y esos nombres son unos nombres especiales para esas aleaciones. 00:15:35
Como veis, hay una separación, digamos los metales normalitos, que son metales fácilmente conseguibles, no muy caros, 00:15:41
y también están los de metales nobles. Los metales nobles son caros, son utilizados típicamente para joyas, 00:15:50
y la ventaja que tienen es que trabajan a temperaturas muy altas. 00:15:57
Tienen otras ventajas también, que se llaman nobles, ¿por qué? Porque reaccionan menos con el ambiente, 00:16:02
Por lo tanto, aguantan ambientes corrosivos, pero tienen una desventaja, que son poco sensibles. Aquí tenéis una tabla, leerlo con calma en casa. Lo tenéis en la documentación para que se suele utilizar los termopares, pero básicamente, realmente lo que hay que entender es que dependiendo de la temperatura de trabajo y de la sensibilidad que tengan, pues yo voy a elegir unos u otros. 00:16:07
No necesariamente tiene que ver con el tipo de empresa que tengo, sino con los fluidos o con los sólidos, porque esto también puede medir temperatura de sólido, con los que va a estar expuesto, las atmósferas a las que va a estar expuesto. 00:16:33
Por ejemplo, los termopares tipo K, como son formados con hierro, si están expuestos a atmósferas oxidantes, pues pueden oxidarse. Entonces, es el propio material el que está construido el termopar, tiene sus inconvenientes. 00:16:46
El termopar tipo T es un termopar que se suele utilizar para la industria de alimentos y os cuento básicamente porque es bastante baratito, presenta una resistencia relativamente buena a la corrosión y porque tiene un intervalo de trabajo relativamente bajo comparado con las demás. 00:17:01
Claro, muchas cosas, por ejemplo, los alimentos no se van a calentar más de 200-300 grados centígrados, entonces muchos, entre un par tipo T, si trabaja hasta 500, pues está sobrado. 00:17:24
Entonces, pues claro, dependiendo de para qué, pues yo quiero para una siderúrgica, para fundir metales, pues tener que elegir uno que tenga la mayor temperatura, el aguante a mayor temperatura. 00:17:35
Esta tabla gráfica que os presento quiere evidenciar todo esto. Si veis, el más cortito de todos es el termopar tipo T, que es el que decíamos que funcionaba para industria alimentaria, que era bueno para corrosión porque no era muy problemático, y la pendiente, que es lo que quiero que os fijéis, la pendiente de la recta, son un indicativo de cuán sensibles son a los cambios de temperatura. 00:17:46
Mientras este pendiente esté más hacia arriba, va a indicar que para pequeños cambios de temperatura hay muchos cambios en la señal medida. Esa FEM se llama fuerza electromotriz, que es lo que somos capaces de medir en las puntas del termopar, los microvoltios. 00:18:11
Por otro lado, si os fijáis, hay unos que se escapan, que son como unas curvas un poco acostadas, que son justamente los tres últimos, los verdes y el gris, estos de aquí. 00:18:30
Estas curvas más acostadas son termopares que alcanzan temperaturas muy altas, pero es cierto que si yo quiero, no tengo una gran respuesta. 00:18:44
Es decir, yo no diferencio mucho entre 1200 y 1201, pero es cierto que yo llego muy bien hasta temperaturas muy altas. 00:18:55
Entonces, claro, es una cuestión de elegir qué prefiero. 00:19:05
¿Prefiero una buena resolución o prefiero un buen comportamiento ante las temperaturas altas? 00:19:08
Pues es una cuestión ya de necesidades. 00:19:16
Aquí está una tabla, que esto más o menos ya lo habíamos visto, pero es para que quiero que veáis los nombres. 00:19:20
Yo obviamente no necesito que os aprendáis los nombres, ni mucho menos, simplemente que seáis conscientes de que esas aleaciones tienen nombres propios. 00:19:26
El termopartipo K, que es uno muy normal, que aguanta más o menos altas temperaturas, se llama cromel-alumel, 00:19:35
que son esas dos aleaciones que os comenté anteriormente, y el termopar tipo T, que era uno que se utilizaba también para alimentación, por su baja, o sea, es un buen precio y una temperatura relativamente aceptable para ese tipo de aplicaciones. 00:19:41
Aquí lo que quiero comentaros es lo que os decía antes. Si yo tengo que extender cables de extensión o compensación, se llaman, si yo tengo que comprar esos cables, para cada termopar tipo T tengo unos cables especiales. 00:19:57
No es ninguna sorpresa que tenga que decir que son iguales, cobre constatán, cobre constatán. 00:20:14
Solamente se ha visto casos o se entienden casos ya de que tengas otros elementos distintos, 00:20:20
pero ya tienes que tener muy claro metido en el sistema que tú le has puesto unos cables de extensión diferentes. 00:20:30
No es lo habitual. Lo habitual es que sean los mismos cables. 00:20:36
Así no hay problemas de errores, de que no se me olvidó decírselo al controlador o, perdón, al transmisor. 00:20:40
O sea, no. Simplemente si son iguales no hay ningún problema. 00:20:46
Entonces el transmisor de temperatura no se va a complicar. 00:20:49
La sensación en microvoltios te la va a transmitir a temperatura sin ningún problema. 00:20:53
Internamente la punta del termopar, os había comentado que era una unión de dos metales. 00:20:58
Hay muchísimas formas de unir dos metales y muchísimas formas de exponer esa unión. 00:21:03
Entonces, simplemente esto a modo de conocimiento general, que sepáis que hay distintos uniones, está la unión soldada, que solamente se soldan los extremos de cable, hay otro que se unen y luego se suelda la unión, o sea, hay más zona de contacto directamente trenzado, aunque uno de los más típicos que vais a ver es esta unión con un puntito de soldadura. 00:21:08
Cada una de estas tiene sus ventajas y sus aplicaciones típicas. 00:21:34
Además de la unión, tenemos las vainas. 00:21:40
Las vainas son ese elemento que va a proteger a los dos hilos. 00:21:43
Podemos estar directamente con termopar expuesto, que se ve directamente en los cables y su puntita. 00:21:49
Obviamente, esos son los de respuesta más rápida porque entra directamente en contacto con el ambiente a esa temperatura, 00:21:54
Pero claro, son más débiles. En cualquier caso, los puedes pillar, romper, se separan los cables. Y luego están los termopares encapsulados que tienen este recubrimiento, pero dentro les ponen un relleno. O sea, entre la vaina y la unión de los dos cables se ponen unos recubrimientos, que son aislamientos. Pueden ser estos óxidos. Estos óxidos están metidos dentro de la vaina y el cable está enterrado en ese material. 00:22:00
Y luego están unas vainas que básicamente lo que hacen es juntar la punta con el extremo de la vaina. 00:22:29
Aquí ya no hay aislamiento adicional. 00:22:37
Cada uno tiene sus ventajas. 00:22:40
¿Qué tiene de ventaja? Pues tener un encapsulado, un envainado total. 00:22:42
Pues es que son súper resistentes a ambientes corrosivos y no tienen ningún problema, van a durar muchísimo. 00:22:47
Inconveniente, la inercia térmica. 00:22:53
De esta transparencia voy a resaltar poquitas cosas. 00:22:55
Lo primero, que los problemas de conexión posibles que podamos tener con un termopar es que no nos demos cuenta de que hemos puesto unos cables de extensión diferentes. 00:22:58
También, en cuanto a las guías o las vainas, que pueden pasar de que las vainas enlentescan el procesador de la información y, por lo tanto, las guías o vainas ofrecen resistencia a la medida. 00:23:09
También puede pasar que se nos descalibre el instrumento. Ahí ya necesitaríais dar unas clases adicionales. Simplemente que sepáis que no tal como vienen de fábrica terminan siempre funcionando igual. 00:23:22
Y otra cosa que suele complicar un poquito la medida es el ruido. 00:23:38
Como son señales tan pequeñitas, microvoltios, son susceptibles a ser entorpecidas por otras señales. 00:23:43
Señales ambientes, vibraciones, campos electromagnéticos, distintas cosas. 00:23:53
Entonces, todos estos termopares se les acoplan ciertos instrumentos, que son filtros, para evitar el ruido ambiental. 00:23:58
información que no quiero 00:24:06
que interfiera en esa 00:24:09
transmisión de señal. Más adelante 00:24:11
vamos a hacer ejercicios de esto. Vamos a 00:24:13
continuar un poco con la teoría. 00:24:15
Otros sensores que también están 00:24:17
basados en efecto térmico, 00:24:19
en este caso es un que 00:24:21
cambia una 00:24:23
propiedad eléctrica, son 00:24:24
las termoresistencias. Esto ya 00:24:27
lo habíais visto cuando 00:24:29
os comenté sobre los 00:24:31
circuitos, los elementos que hay 00:24:33
los circuitos están las resistencias es decir esos elementos que cambian su resistencia con 00:24:35
la temperatura basándose en eso entonces podemos entender que si yo pongo ese ese material a una 00:24:42
temperatura oa otra la resistencia que voy a ser capaz de medir va a ser diferente pues entonces 00:24:48
esta es la forma de entender un sensor de resistencia térmica todos estos que vamos a 00:24:53
A ver, se ajustan, digamos, a una respuesta de este tipo, donde R0 es la resistencia cuando está a 0 grados y A es un coeficiente que tiene que ver con, parecido a la de los termopares, con esa inclinación de cuán sensible es con respecto a la temperatura. 00:25:00
Y eso depende del material. Igual que una pasada con los termopares, que dependiendo de cómo era el termopar J, K o lo que sea, que eran mezclas de metales, tenían una respuesta. Aquí cada termoresistencia es de un material, pero el material en sí como tal se comporta de manera distinta con la temperatura debido a su naturaleza. 00:25:22
naturaleza. No es lo mismo uno de cobre que uno de platino. Entonces, esa respuesta, de ahí se 00:25:42
saca alfa. Se puede medir, eso está tabulado, no es ningún problema. Las termoresistencias, como lo 00:25:49
que yo voy a medir es la resistencia, pues todo el pedazo de material que tenga expuesto a una 00:25:56
cierta temperatura, todo ese pedazo de material va a tener una cierta resistencia y esa resistencia 00:26:03
es la que yo voy a medir. Por lo tanto, aquí, a diferencia de los termopares, los termopares 00:26:09
solo con poner la punta del caliente a la zona ya podía medir la resistencia dependiendo 00:26:13
del tamaño de la resistencia. Toda la resistencia tiene que estar metida dentro del ambiente 00:26:20
de esa temperatura. Por lo tanto, a veces, en estos tipos de medidores, necesito sumergir 00:26:25
más la vaina, digamos, que cosa que no sucedería con un termopar. Las termoresistencias al 00:26:31
principio eran un poco más complicadas, pero con el tiempo las han ido mejorando muchísimo y 00:26:37
realmente son bastante más robustas, aguantan muchísimo más que los termopares y además son 00:26:44
bastante más exactas. Entonces, las termopares están quedando relegados a atmósferas de muy 00:26:50
alta temperatura, pero cuando estamos trabajando a temperaturas intermedias, las termoresistencias 00:26:57
se están llevando al mercado. Esto es 00:27:02
un dibujo donde tenemos todo 00:27:04
este aparatejo que realmente es todo. Esto 00:27:06
es para el montaje. Realmente lo que mide 00:27:08
es la última parte. 00:27:10
Esto que está aquí dentro. Que es como esto. 00:27:13
El resto es protección 00:27:15
ante el ambiente. 00:27:17
Hay distintas formas. Vais a ver 00:27:18
cómo se ve físicamente. Es un tocho. 00:27:20
¿Vale? Pero la parte que va 00:27:23
a medir realmente es esta parte de aquí 00:27:24
y algo que está dentro. ¿Qué va 00:27:26
a suceder? Pues que tiene que ver una transferencia 00:27:29
de calor desde el exterior a la vaina, de la vaina llega a la termoresistencia, la termoresistencia 00:27:31
cambia su resistencia y el sensor mide ese cambio de resistencia y lo envía al controlador. 00:27:37
Una de las resistencias más utilizadas en la industria son las PT100, las PT100 como 00:27:43
su nombre lo indica, PT significa que está hecho de platino y 100 indica el valor en 00:27:50
ohmios de esa resistencia a 0 grados. Yo puedo tener, como veis en la parte de abajo de la tabla, 00:27:57
distintos materiales, no sólo de platino, sino otros dos materiales, aunque la más típica es 00:28:05
platino. Entonces, si yo tengo una PT25, significa que esa resistencia a 0 grados es de 25 ohmios. 00:28:11
¿Qué va a suceder? Que dependiendo del material, esta inclinación es distinta. Esto es cuando yo os hablaba de que dependía la naturaleza del material. 00:28:20
Todas las PT algo van a tener esta inclinación, pero por ejemplo una de cobre no tiene por qué tener esa inclinación porque es un sensibilidad exota. 00:28:30
¿Qué tiene de interesante el platino? Que le hace que lo paguemos sí o sí, a pesar de ser más caro que el cobre o el níquel, pues esto. Es capaz de aproximarse mucho, mucho la medida a la temperatura que es. 00:28:39
Obviamente este precio es más alto que estos otros, pero básicamente por el material. Pero ya luego veremos que ahora ha ido la tecnología cambiando tanto que se han abaracado muchísimo los costes y a pesar de todo esto siguen siendo bastante asequibles. 00:28:54
Para las termoresistencias existen clases. Para casi todos los instrumentos realmente existen clases. Pero aquí las clases básicamente dependen, se han establecido con las normas que tienen que especificar qué clase de instrumento es. 00:29:10
Y básicamente lo que me están diciendo es, ¿cómo va el error, o sea, la exactitud en función de qué? Pues posiblemente de cómo está hecho la PT100 y de la pureza del metal que van a utilizar. Si tiene impureza, pues seguramente no se comporta tan bien como si es ultra puro. 00:29:26
Entonces, por ahí vamos, que entendáis que la clase va de eso, de la calidad del sensor y que esta calidad, como vemos, la clase 1 es la mejorcita. 00:29:45
Por otro lado está la clasificación A, B y 2B, que va a peor, pero la clase 1 es mejor que la A. 00:29:58
Y esta de aquí es, digamos, cuántas veces más pequeño que la clase B, la clase 1. 00:30:06
Es decir, tengo la clase 1, 3B, tienen una exactitud de 0,04 ohmios, cada vez más pequeña, 00:30:13
mientras este número sea, mirarlo como una división, ¿vale? 00:30:23
1 entre 10 es el número más pequeño entre 1 entre 5 y 1 entre 3. 00:30:28
Por lo tanto, este número que vi es más pequeño, significa que esa es mi error. 0,01 ohmios, que he traducido a temperatura, es 0,03 grados. Esto en el segundo decimal. Es una medida bastante, bastante buena. Y por supuesto, mientras mejor, son más caros. 00:30:32
Las termoresistencias, cuando las compramos, hay que dar algún tipo de información. 00:30:54
No todas las termoresistencias, habéis visto unas fotos en un momento que era una vaina con una especie de cabeza enorme arriba. 00:30:59
Como tengo que medir la resistencia, pues tengo que tener los dos extremos del cable que yo voy a medir la resistencia. 00:31:06
Entonces hasta ahí todo correcto. 00:31:12
La termoresistencia se conecta dentro del elemento de medidor de temperatura, dentro de un circuito que se llama puente de Wister. 00:31:13
El puente de Winston es un montaje que se hace para calcular o para estimar el valor de una resistencia a través de la medida de un voltaje. 00:31:23
Voy a explicar el caso más sencillo, aunque luego se va a complicar, pero entonces básicamente lo que quiero que entendáis es, 00:31:36
si yo tengo un circuito donde, imaginaros que estas cuatro resistencias fueran iguales, si yo mido la tensión entre aquí y aquí, ¿qué va a suceder? 00:31:43
Si entre aquí y aquí es una y entre aquí y aquí es otra, ¿vale? Por ejemplo, tengo aquí puesto 12 voltios, pues aquí tengo 6 y aquí tengo 6. 00:31:51
Entre estas dos, lo que cae, por ejemplo, 6 y 6, 12, 6 y 6, 12, pues entre estos dos es 0, porque aquí hay 6 y aquí hay 6. 00:32:02
entonces 00:32:12
la idea es esa 00:32:14
la idea es midiendo 00:32:16
voltaje, que obviamente cuando 00:32:18
los 4 son iguales son 0 00:32:20
pero cuando el sistema se 00:32:22
descompensa, como puede pasar aquí 00:32:24
yo aquí pongo 3 resistencias iguales 00:32:26
y una distinta, cuando mido 00:32:28
esta distinta, por aquí voy 00:32:30
a medir algo, y ese algo 00:32:32
con los cálculos matemáticos 00:32:34
me van a arrojar el valor 00:32:37
de esta resistencia, esto como 00:32:38
lo más sencillo que puedo explicar del puente de Whiston. 00:32:40
Esto es algo bastante más complicado, sobre todo por lo que viene. 00:32:44
El puente de Whiston, aplicado a termoresistencias, 00:32:47
si yo pongo unos cables de extensión, que normalmente tienen cables largos, 00:32:51
pues claro, todo esto es mi sensor, donde entonces aquí tengo que tener en cuenta 00:32:55
que tengo resistencia de los cables, esta es la termoresistencia, 00:33:02
entonces claro, aquí esto se puede complicar mucho. 00:33:05
Por lo tanto, voy a intentar ir a lo concreto, sin liarme con cosas de electricidad. Para las conexiones, como yo tengo que conectar la termoresistencia y además conectarle los hilos largos que van a ir hasta el sensor, yo lo puedo hacer a pelo, a dos hilos, para entendernos, donde yo tengo la termoresistencia y un hilo y otro hilo. 00:33:08
y estos hilos están pintados como resistencia, porque al final los hilos tienen una resistencia, cables, 00:33:31
entonces, ¿qué va a pasar? Si yo lo conecto a dos hilos, cuando yo mido entre estos dos, 00:33:38
resulta que voy a estar midiendo también el valor de la resistencia de los cables. 00:33:42
Y esto me puede originar complicaciones o errores a la hora de medir. 00:33:48
Por lo tanto, ¿qué han hecho? Pues han intentado hacer con el uso de la electricidad, 00:33:53
de lo que se conoce ahora mismo de electricidad, montajes donde ese error debido a los cables se vaya minimizando. 00:33:59
Entonces, una modificación del puente de Winston es hacerlo a tres cables. 00:34:07
No voy a explicar mucho de qué va, simplemente quiero que entendáis las diferencias en las partes amarillas. 00:34:13
Aquí teníamos que la resistencia que voy a medir en mi aparato de PT100 va a ser la de la propia resistencia, 00:34:21
más dos más, una y otra, la de los dos cables. 00:34:27
Cuando yo lo hago a tres hilos, lo que yo voy a medir en mi aparato 00:34:30
va a ser esta resistencia, que es la que de verdad yo quiero medir, 00:34:33
y es una menos otra. 00:34:38
Tal como están puestos aquí, es esta resistencia menos esta. 00:34:40
Eso es el resultado de hacer un cálculo matemático. 00:34:46
Obviamente, sin saber mucho de esto, 00:34:48
tenéis que entender que esto seguramente es menor que esto, 00:34:51
puesto que es una resta. 00:34:55
Entonces, seguramente esa contribución que está haciendo es mínima. Este se usa muchísimo en la industria. Fue una modificación inicial del puente de Winston y se ha usado muchísimo, porque realmente ese valorcito que se le suma a la resistencia de la PT100 es nada. 00:34:56
sobre todo si estos dos cables, el 3 y el 1 son exactamente iguales 00:35:10
yo me cuido de poner exactamente el mismo tipo de cable 00:35:18
esto se cancela y lo que yo mido es lo que tiene 00:35:20
pero bueno, puede ser que haya problemas de que los cables no son iguales 00:35:24
que uno es más viejo que el otro, etc. 00:35:28
no sean de la misma calidad 00:35:30
entonces pueden haber dejadas diferencias 00:35:31
ya para terminar de completar el asunto 00:35:33
idearon otra forma de conexionado 00:35:37
donde yo le tengo que poner a la PT100, bueno, a la termoresistencia, 00:35:39
le tengo que poner una fuente de corriente tal que circule un poquito de corriente por él. 00:35:45
Entonces, esto ya no funciona porque sí, porque se ha puesto a la temperatura. 00:35:50
Funciona porque yo estoy induciendo un flujo de corriente, 00:35:55
por lo tanto, cuando se conexionan los distintos puntos, tal como está en el dibujo, 00:35:59
Que eso simplemente es seguir unas instrucciones, me da que la resistencia que voy a medir va a ser exactamente igual a la petición. 00:36:05
Es decir, se genera una corriente entre aquí y aquí y lo que va a hacer es evitarme meterme con los errores de esas resistencias que estaban antes puestas allí justamente por extender la medida para poder medir algo. 00:36:13
El problemita que tenemos en este tipo de conexión que llaman a cuatro hilos es que como tiene que conducir algo de corriente, puede haber un pequeño calentamiento. 00:36:29
Entonces, es un inconveniente. 00:36:41
Si hay un pequeño calentamiento por el paso de electrones, pues entonces ciertamente estoy a veces falseando la temperatura. 00:36:43
Pero bueno, solamente en algunos casos si la corriente que pasa no está muy bien puesta. 00:36:50
No suele ser lo habitual, está todo muy bien pensado y esto se usa en aplicaciones donde se necesita una buena sensibilidad a la temperatura sin equivocación alguna y son caros. 00:36:55
Entonces nos quedamos, obviamente, entenderme, nos quedamos con los de tres hilos, que es una pequeña modificación del original y donde se espera que el resultado de la lectura sea bueno. 00:37:08
Para que me entendáis, lo que vosotros vais a ver en un apete 100 va a ser esto con la vaina y esto se desenrosca y vemos estas cositas de aquí, que son unos tornillitos con unos números y que vendrán con unas instrucciones y me dirán si yo lo quiero conectar a dos o a tres hilos o a cuatro hilos. 00:37:22
Entonces, si vosotros no tenéis ni idea, pues lo que se puede hacer primero es desenroscar la PT100 y ver cuántos hilitos están conectados. 00:37:47
Pueden haber también dentro de esto, estos son para medir tanto dos hilos, tres hilos o cuatro hilos. 00:37:56
Con ellos se conectan al instrumento que me va a medir el voltaje y ese voltaje luego se traduce en temperatura. 00:38:06
Pero también puede ser que esté integrado dentro del aparato alguien que ya te cambia voltaje y de voltaje te cambia a una señal normalizada ya en miliamperios. O sea, ya te ha hecho todo el trabajo. Y esta señal es la que va a ser conducida al controlador. 00:38:13
Entonces vais a tener no solo los cuatro tornillitos que deberíais tener normalmente, sino otros dos tornillitos más para meter los cables de conexión para trasladar la información al controlador. 00:38:31
Aquí para que veáis que hay unas tablas de resistencia, ¿cómo se lee estas tablas de resistencia? 00:38:46
En este caso es para una PT100. 00:38:52
En la PT100 os comenté que era una resistencia de 0 ohmios a 100 grados, pues vamos a verificarlo. 00:38:54
Vamos a buscar temperatura negativa hasta 0, que está en 0, 0 grados centígrados, a 0,0 es 100. 00:39:01
A 0, vale, perdón, a 0 y 0 es 100. 00:39:16
A entre 0 y 10, vale, vamos a mirarlo aquí, el siguiente entre 0 y 10 es 1, ¿no? 00:39:22
Pues a 1 grado centígrado tengo 100,39. 00:39:30
A 9 grados centígrados tengo 103,51. 00:39:36
Así se lee en las tablas. 00:39:42
También existe esto mismo, este mismo tipo de tabla, para que lo sepáis, los termopares. 00:39:46
Tengo que saber leer que como van cada línea de 10 en 10, pues si luego hay 10 columnas, 00:39:52
pues la primera es el 0 y la última es el 9. 00:39:57
Para comparar los dos sensores más utilizados de temperatura, está esta tabla, 00:40:01
aunque esta tabla es cierto que es muy general, es un poco por compararlo, 00:40:05
pero no me gusta mucho porque cada sensor ha tenido su evolución, entonces esto es muy general. 00:40:11
Sabemos que las resistencias térmicas trabajan a temperaturas relativamente bajas, o sea, no muy altas, 00:40:17
pero la exactitud, veis que yo he puesto un valor, pero es un valor típico, no es el valor mejor que se puede obtener. 00:40:23
Pero sí quiero que entendáis que los termopares trabajan con unos errores, una exactitud bastante peor que la de las tres termoresistencias. 00:40:29
Las temperaturas de trabajo máximas claramente son diferentes. La linealidad en ambos casos es bastante buena. La zona de medida, que es algo que he recalcado mucho y quiero que lo tengáis en cuenta en las termoresistencias, tengo que meter todo el elemento embutido dentro de la zona que tengo que medir. En cambio, los termopares, solo con que esté la punta del termopar es suficiente. 00:40:40
¿Para qué es bueno tener en cuenta esto? 00:41:05
Porque si yo quiero medir, por ejemplo, la superficie de una máquina que creo que está muy caliente, 00:41:08
yo le puedo sacar un termopar y solo la punta y se que mide perfectamente. 00:41:14
La desviación típica. Pues esto es uno de los inconvenientes. 00:41:18
Las termoresistencias parece que aguantan mejor, son más estables con el tiempo. 00:41:22
En cambio, los termopares suelen estropearse un poquito con el tiempo 00:41:27
y van degradándose, por llamarla de alguna manera, con el tiempo. 00:41:32
Entonces, al principio miden muy bien y luego simplemente por un tema de envejecimiento miden un poquito peor. 00:41:35
Desventajas de las termoresistencias, que a igualdad de vaina, digamos, todas bien guardadas, 00:41:41
las termoresistencias suelen estropearse un poquito más que las termopares si están todos bien resguardados, 00:41:48
que puede haber error de autocalentamiento en las termoresistencias, sobre todo cuando está a cuatro hilos, 00:41:53
esto es cuando hay cuatro hilos 00:42:00
yo ya no creo que se pueda decir que son más caros 00:42:02
esto ha ido cambiando con el tiempo 00:42:05
más o menos han logrado 00:42:06
abaratar los costos bastante 00:42:08
e inconveniente de los termopares 00:42:10
que tienen bastante deriva 00:42:12
la deriva es 00:42:14
cuando una señal va cambiando con el tiempo 00:42:16
sin que parezca que haya ninguna razón 00:42:18
aparente, que pasa muchas veces 00:42:21
por ejemplo con alguna balanza 00:42:23
la balanza la pones a medir 00:42:24
la dejas quieta y te vas 00:42:26
y cuando vuelves mide un poquito más y cuando vuelves a las 3 horas mide un poquito más. 00:42:28
Eso es una deriva. 00:42:33
Y problemas de los termopares que requieren que haya una compensación de unión fría. 00:42:34
Pero bueno, eso es parte del sistema, o sea, no va a haber ya nadie con agua con hielo, 00:42:39
ya llevan dentro su compensación de temperatura fría. 00:42:44
Y el último de los sensores de estas características que cambian una propiedad eléctrica 00:42:47
con el efecto de la temperatura son los termistores. 00:42:54
Los termistores son primos hermanos de las termoresistencias 00:42:58
porque básicamente cambian con la temperatura su resistencia, 00:43:03
solamente que esto lo hace con otra tendencia. 00:43:08
Habíamos visto antes que la termoresistencia a mayor temperatura había más resistencia 00:43:10
y aquí, si os fijáis, el efecto es al revés y no es lineal. 00:43:18
Entonces, esas son las dos grandes diferencias entre ellos. Las termistores se suelen hacer de varios tipos, suelen ser grandes o pequeños y están elaborados básicamente porque responden muy bien a temperaturas bajas. 00:43:23
Suelen hacerse pequeñitos o grandes, sobre todo pequeñitos, y se utilizan, como funcionan a bajas temperaturas, a no más de 100 grados y a temperaturas negativas, se usan para la industria criogénica o para aires acondicionados. 00:43:38
Son temperaturas que suelen ser muy bajitas para lo que fueron diseñados los sus familiares, que son las termoresistencias y los termopares. 00:43:54
Entonces, cada uno tiene su cuota, su sitio donde trabajar muy especificado. Son muy baratitos, son muy sensibles, entonces por eso, por ejemplo, para climatización, pues son capaces de ver enseguida las temperaturas, las pequeñas diferencias de temperatura en el aire, o sea, sin comprar nada muy caro. 00:44:01
Ahora vamos a hablar ya de otro tipo de sensores, en este caso, este os sonará un montón por la figura, es un medidor de temperatura de bulbo. 00:44:18
¿Qué pasa? Tienen una sustancia adentro y cuando está expuesto a una cierta temperatura, este líquido, como está puesto en un capilar, se expande o se contrae de acuerdo a la temperatura. 00:44:28
Esto es lo que hemos visto toda la vida con el mercurio o los de alcohol en el laboratorio. 00:44:40
En función del líquido que tienen dentro, está el intervalo de trabajo normal con el que van a trabajar. Ahí tenéis un listado de todos los elementos que suelen ponerse. Entonces, en función del que yo voy a elegir, pues tengo la temperatura de trabajo. 00:44:44
Como veis, el de mercurio es capaz de trabajar con un buen intervalo de temperatura, aunque se usa poco. 00:44:58
Y tenemos, por ejemplo, de tolueno, de acetona. El acetona sabéis que se vaporiza pronto, por lo tanto funciona para temperaturas bajas. 00:45:06
Dependiendo de lo que es del líquido, pues esta zona de trabajo será diferente. 00:45:14
Los medidores de temperatura de bulbo no solo tienen el formato de palito para medir temperatura, sino que pueden estar encerrados en una especie de bolsita y al expandirse, modificar la posición de otro elemento, porque hacen presión o se mueven modificando la posición de algo, y esa modificación de la posición da lugar a que yo pueda leer, obtener una lectura. 00:45:18
En este caso, del ejemplo que estáis viendo, que es uno de espiral o tubo burdon, tenemos el capilar que está rellenado en la sustancia. 00:45:48
¿Qué pasa? Que cuando se calienta, esto tiende a expandirse y como se está expandiendo, este espiral va a querer estirarse. 00:45:56
Y al querer estirarse, esto va a subir y por lo tanto esta agujita va a cambiar. 00:46:05
Esta es la idea. Y esa agujita está calibrada tal que se ha puesto un papelillo ahí donde se ha puesto cada posición de la agujita a qué temperatura corresponde. 00:46:10
Podemos ver así sin ningún problema donde yo pongo esta parte, este extremo, lo ponemos en la zona caliente y luego esta en la zona más accesible local. 00:46:21
Este sistema de medida de bulbo también existe cuando en el interior hay un gas o un vapor. 00:46:30
Porque el fundamento es el mismo. Si yo tengo, por ejemplo, un depósito con líquido y tengo lleno todo esto de gas, cuando suba la temperatura la presión del gas subirá y por lo tanto habrá un movimiento de esa espiral. 00:46:36
El fundamento, que es el mismo, depende un poco de si lo que está desplazando esta espiral es un líquido o es un gas. 00:46:51
Todo esto siempre, más o menos, el sistema es el mismo, esta posible deformación la va a dar reflejada en una especie de mecanismo que conectado a una hoja me va a dar el cambio de, en este caso, de señal de temperatura. 00:46:59
En estos medidores de bulbo hay distintas clases, pero en este caso las clases no van por igual que las termoresistencias, que un poco implicaban el grado de pureza de la red termoresistencia y por lo tanto el grado de exactitud, sino aquí las clases van en función de cómo es la configuración interna del medidor de bulbo, si tiene un líquido o tiene un gas, o en la clase 4, por ejemplo, que es mercurio. 00:47:14
Esto aparte sí me gustaría que tuvierais clara que estas clases 1, 2, 3, 4 es por lo que tiene adentro y lo que lleva adentro cada uno como consecuencia del tipo de sustancia que lleva adentro, pues tendrán características muy diferentes. 00:47:44
Por ejemplo, en la clase 2, que está hecho por vapor, la salida es no lineal. ¿Qué significa esto? Que cuando yo quiera visualizar el recorrido de la aguja, tantos grados de aguja en recorrido no van a corresponder a los mismos grados de temperatura del recorrido al final. 00:48:00
Entonces, la escala no es lineal, básicamente lo que quiere decir. Entonces, el número de separación entre rayitas, o sea, la separación entre rayitas de mi aguja no va a ser equidistante. 00:48:24
En cambio, en las otras, la respuesta, la señal de salida es lineal, por lo tanto, yo puedo hacer, digamos, un papelito indicando las temperaturas pegado al aparato, donde cada rayita entre dos rayitas significa lo mismo. 00:48:35
También, en función del líquido que llevan o el gas, el bulbo va a ser más pequeño o más grande, ¿bien? Entonces, por ejemplo, cuando van a estar actuados por gas, el bulbo es más grande que cuando están actuados con líquidos. Entonces, en función quizás de mis necesidades, pues yo podría elegir una cosa u otra. 00:48:48
En general, cuando están actuados con gas, la velocidad de respuesta o un vapor, la velocidad de respuesta es más baja, porque tenemos que esperar que se produzcan vapores y esos vapores hayan un cambio de presión, y ese cambio de presión, un movimiento. 00:49:08
Y lo último es la infusión de lo que tenga dentro, pues el intervalo de trabajo va a ser muy diferente. 00:49:24
Los termómetros bimetálicos, en cambio, también suelen estar asociados a una especie de agujita móvil, 00:49:32
pero lo que hace que haya ese movimiento va a ser una deformación de dos metales. 00:49:40
Estos dos metales tienen un coeficiente de dilatación distinto uno del otro, 00:49:45
tal que cuando se calienta uno de ellos se deforma más que el otro. 00:49:50
Al deformarse más que el otro, va a ocasionar que hay un movimiento de una placa 00:49:54
que al estar conectado a una especie de espiral, pues te va a indicar qué temperatura está. 00:50:00
Estos son bastante robustos, entonces fijaros, no les da pilas, no necesitan nada. 00:50:05
Son los típicos que se utilizan, por ejemplo, para cocinar, para clavarle la carne, 00:50:10
son de ese estilo, donde básicamente es mecánico, o sea, es una espiral que se mueve por el efecto del calor. 00:50:15
Los hay de distintos materiales y básicamente la gracia está en unir dos metales que sean muy diferentes en coeficiente de dilatación térmica. 00:50:21
Son de indicación visual, aunque esto se podría, seguramente hay bimetálicos donde me den más señal. 00:50:30
Ese movimiento pues alguien lo traduzca a una señal digital y me resulta más sencillo que mirar una agujita. 00:50:37
Vamos a cambiar un poco el tipo de medidores y estos son un poquito más modernos. 00:50:43
Son los pirómetros. Aquí son medidas a distancia. Lo que miden es la radiación emitida por un cuerpo. Por lo tanto, no me hace falta el contacto y son capaces de medir temperaturas muy, muy altas. De hecho, funcionan bastante mal para temperaturas bajas. ¿Por qué? Porque los cuerpos irradian menos y mientras el cuerpo esté a más temperatura, la radiación va a ser mayor y mi pirómetro, mi medidor, va a ser capaz de sentirlo mejor. 00:50:48
suele ser para medir desde, por ejemplo, temperaturas internas de hornos, dentro de fundiciones, o sea, temperaturas muy grandes. 00:51:18
Y yéndonos al otro extremo, estos son medidores visuales del todo, básicamente son como unas pegatinas que también se utilizan para que cambien de color en función de la temperatura en la que está. 00:51:27
Cuando a mí no me interesa exactamente medir, medir como tal, sino tener una idea de más o menos qué temperatura tienen, pues estos mediadores son una maravilla, que son elementos que cambian su color y yo ya mirando el color, por ejemplo, si veo que está de color azul la etiqueta, pues entonces yo sé que estoy a 10 grados centígrados y no me hace falta más. 00:51:39
Obviamente esto no se puede conectar a un controlador, esto es para control manual, digamos, un lazo abierto normal o que yo soy la persona que decide en función de la temperatura. 00:51:59
Algo equivalente a esto se utiliza para los alimentos para saber si se ha roto la cadena del frío. 00:52:09
Se le ponen ciertas etiquetas y entonces si el alimento o el cargamento que se ha enviado ha pasado de temperatura, pues a veces ya queda registrado que algo ha cambiado de color. 00:52:16
En este caso serían unas pegatinas especiales para que una vez que haya cambiado de color no se devuelva su temperatura al color actual. 00:52:27
Hay muchísimas cosas asociadas a la medida de temperatura. 00:52:36
Este es un cuadro resumen, es mejor que lo veáis en la teoría y lo miréis con calma, 00:52:40
pero básicamente lo que intenta es hacer una especie de comparación entre los medidores de temperatura que hemos visto 00:52:44
para que un poco veáis las diferencias más claras que hay entre ellos. 00:52:50
Bueno, espero que esto os ayude, de todas formas la teoría lo leéis con calma y lo podéis meditar más y cualquier duda pues ya sabéis que me tenéis a vuestra disposición. 00:52:55
Lo último que quería comentaros, y ya esto ya es después del final, digamos, es un tema relacionado con la sensibilidad. Esto es como aparte. Simplemente para que tengáis en cuenta cuando tengáis que elegir entre elementos medidores, después de toda esta información, que la sensibilidad es algo importante que nos ayuda a decidir qué hacer. 00:53:04
Para un termopar, por ejemplo, una sensibilidad típica, aunque acordaros que esto es, dependiendo del material que elija, puede ser de 50 microvoltios por grado centígrado. 00:53:27
Esto quiere decir que si yo lo acoplo a un instrumento que sea capaz de medir, por ejemplo, esto recordaros de cuando hablábamos de la sensibilidad o la resolución máxima, 00:53:37
tanto decimales por cada grado centígrado, pues la resolución o el número de decimales que soy capaz de obtener 00:53:46
o de las cifras enteras en un termopar va a estar relacionado con ese número. 00:53:55
Para una termoresistencia, la sensibilidad es de 0,4 ohmios por grado centígrado, 00:53:59
mientras que para un termistor es de 4 ohmios por grado centígrado. 00:54:04
Aquí, por ejemplo, en las últimas dos, claramente el que se llevó la palma por sensible es la termoresistencia. 00:54:08
Sin embargo, ya luego habría que mirar específicamente entre el termopar y la resistencia, como estamos hablando de magnitudes distintas, cuánto en algunos casos, cuándo va a ser mejor que otra. 00:54:15
Ya de todas formas ya sabéis que dependiendo del aparato de medida, pues el resultado que me va a dar, me va a dar más posibilidad de sentir una diferencia entre un grado y otro, pero que eso dependerá de lo que yo elija. 00:54:27
Entonces, independientemente de que yo pueda elegir un termopar o una resistencia, el aparato que se acople al termopar y la resistencia tiene que tener la resolución correcta tal que yo pueda aprovechar la sensibilidad del aparato. 00:54:41
Y bueno, ya no lío más, esto de todas formas es un tema adicional, vale, lo cuento simplemente para que lo sepáis, seáis conocedores, pero no es un tema que ahora mismo vamos a tratar para el examen. 00:54:55
Algo que me gustaría haber podido hacer con vosotros es un experimento para obtener las tablas normalizadas o verificar si coinciden nuestros valores con unas tablas normalizadas. 00:55:07
En las tablas normalizadas lo que aparece es los datos de temperatura y tensión para distintas uniones o distintos tipos de termopar, el K, el J, el L, lo que sea. 00:55:20
¿Qué podríamos hacer nosotros experimentalmente en el laboratorio? 00:55:31
Pues podríamos coger ese termopar, que sabemos que tiene una parte unida, que es la junta caliente, y dos cablecitos, los que son los extremos. 00:55:35
Puedes poner, por ejemplo, conectarlo a un medidor de tensión y esa unión de cada extremo, que sería esto, sumergirla en agua con hielo. 00:55:43
Por lo tanto, así garantizaríamos que lo que es toda esta zona, que son los extremos, que se llaman unión fría, 00:55:54
estos dos extremos se llaman unión fría, estarían a cero grados. 00:56:00
Si el termopar, por ejemplo, lo tengo a 25 grados, pues yo lo que estaría obteniendo es la fuerza electromotriz de esta termopar cuando está expuesto a 25 grados. 00:56:03
Y así podríamos cambiar a distintas temperaturas y obtener distintas medidas. 00:56:17
A continuación les voy a enseñar la tabla. 00:56:22
Cada pareja de materiales, es decir, cada tipo de termopar con la letra que le toque, por ejemplo, este es un termopar tipo K, tiene una tabla asociada de datos. 00:56:24
Aquí estamos observando una tabla típica donde si nos ponemos a 0 grados centígrados en la punta de medida, nos va a dar 0 milivoltios en la junta fría, al medir en la junta fría. 00:56:34
Esto es normal porque si tengo dos materiales que en ambos extremos están a la misma temperatura 00:56:48
lo más lógico es que no haya ninguna tensión generada 00:56:56
Esto es refiriéndose al experimento que os comenté que pones la unión fría a 0 grados 00:56:59
Entonces cualquier temperatura distinta de 0 grados te va a generar una tensión 00:57:05
Por ejemplo, si estamos a 50 grados centígrados en la unión caliente, en la unión de las dos cables, cuando yo conecte el medidor en los otros extremos, en la junta fría, voy a sentir una tensión de 2,02 milivoltios. 00:57:11
Si estoy, por ejemplo, a 600 grados, voy a medir 24,91 milivoltios. 00:57:29
Y si tengo, por ejemplo, 1300 grados, voy a medir 52,46 milivoltios. 00:57:37
Pero en la realidad, todos entenderéis que no vamos a estar con un vasito con agua con hielo en el extremo frío del termopar 00:57:44
O poner el controlador, las uniones donde está el sensor de temperatura en una zona refrigerada a 0 grados para poder tener unas medidas normales. Esto obviamente sabemos que funciona así en el laboratorio, pero se han ideado sistemas para poder medir sin necesidad de tener la junta fría específicamente a 0 grados. 00:57:52
Hay varios sistemas para lo que se llama compensación de la junta fría. Uno de ellos es el que está puesto en esta figura aquí abajo, donde yo tengo la unión caliente, tengo dos cables de distinto material que en este caso se unen a lo que es un bloque, llaman bloque, de temperatura de referencia. 00:58:13
Esto podría estar, por ejemplo, a 50 grados y de aquí medir. Si estoy, por ejemplo, a 1300 grados y al final mis cables están a temperatura ambiente o a 50 grados o lo que sea. 00:58:32
Hay varias formas de hacerlo, pero una de las cosas que puedo hacer es, esto es muy sencillo, hay otras formas de hacerlo, entenderme que no es la única, 00:58:45
Pero si yo pudiera tener, por ejemplo, ahora un medidor de temperatura, que es una resistencia térmica, que me da la información de a cuánto grado está este bloque, que no es cero, será lo que tenga que ser, 50, 25, lo que tenga que ser, pues aunque yo mida, yo voy a medir la diferencia de temperatura, o realmente es la tensión generada por la diferencia de temperatura entre aquí y aquí. 00:58:52
Esta tensión generada realmente no es el mismo experimento que antes cuando estaba cero, pero el hecho de tener el valor de temperatura que realmente me tiene que dar otro medidor, en este ejemplo, pues me hace poder luego acercarme a las tablas y poder entender a qué temperatura estoy. 00:59:17
Esto no se hace en todos los sitios así. Hay sistemas un poco más complejos parecido a lo que os explicaba de las resistencias térmicas a cuatro hilos donde internamente se compensa el efecto de la temperatura y ya el propio aparato le agrega la señal en microvoltios tal que el medidor ya mida los microvoltios correctos. 00:59:35
No voy a explicar más de esto porque realmente no tiene mucho sentido ahora, porque esto ya os viene dado, pero que sepáis que hay un par de formas de obviar el tema de los cero grados. Una de ellas, o casi siempre pasa, por el uso de otro elemento medidor de temperatura, que es una resistencia térmica. 00:59:56
Si estuviésemos haciendo un caso práctico, pondríamos, por ejemplo, un termopar en un baño, por ejemplo, que sabemos que está a 70 grados, 01:00:15
y si los extremos fríos yo los pusiera en un baño de agua con hielo y me diese allí la tensión, me daría 2,85 milivoltios. 01:00:23
Esto es lo que concuerda con la tabla que os he enseñado antes, ¿vale? Es la tabla estandarizada. 01:00:32
Ahora, si lo estamos haciendo en el laboratorio y no queremos hacer el baño con hielo, 01:00:39
imagínanos que estamos a 20 grados centígrados de temperatura ambiente, 01:00:43
si yo cojo el polímetro voy a medir 2,05 en esa misma situación, en ese mismo baño, con ese mismo termopar. 01:00:47
¿Qué tengo que hacer yo para corregir este error? 01:00:55
Puesto que no puedo ir y leer directamente la temperatura a la tabla, puesto que mi unión fría no está a 0 grados. 01:00:58
Entonces, ¿qué tengo que hacer? Pues tengo que remitirme a la tabla y sumarle el equivalente a los milivoltios correspondientes a la temperatura ambiente. 01:01:05
Aquí es donde necesitamos el elemento adicional de medición que nos dice quién es la temperatura ambiente. 01:01:17
Entonces, buscamos en la tabla ese plus que tengo que sumarle, que es 0,80, que es los milivoltios correspondientes a 20 grados, 01:01:23
sumar esas dos magnitudes y el resultado, 2,85 grados, es lo que yo debería leer en la tabla. 01:01:31
Es decir, para 2,85 milivoltios, ¿cuánto es de temperatura? 01:01:38
En principio parece, vais a ver ahora, que no hay muchísima diferencia entre hacer las cosas por temperatura o por voltaje. 01:01:42
Es decir, si os fijáis en la tabla, 2,05 milivoltios más o menos corresponden a 50 grados. 01:01:49
Quiere decir entonces que si yo estoy midiendo 50 grados, también la lógica indicaría esto, es que estoy midiendo 50 grados por encima de la temperatura ambiente. 01:01:58
Si yo sé la temperatura ambiente, se lo asumo y ya está. 01:02:07
Este razonamiento no es malo del todo, es relativamente correcto. 01:02:10
Como las tablas no son líneas rectas exactamente, son un poco curvas, lo correcto en realidad es hacerlo con los milivoltios. 01:02:15
Por eso lo estoy explicando con los milivoltios, porque ahora mismo, por ejemplo, en este problema, en este ejercicio aquí, no hay diferencia en hacerlo por un lado o por el otro. 01:02:23
Porque estamos trabajando en unas zonas muy cercanas, entre 70 grados y 20 grados, pues esa zona es más o menos lineal y no hay ningún problema. 01:02:31
Entonces me daría igual hacerlo por temperatura, diciendo, bueno, si me da el equivalente a 50 grados, 205, pues le sumo 20 y se acabó. 01:02:38
Ya he dicho, lo correcto es hacerlo de la otra manera, es decir, tengo 2,05, me quedo con esa medida, le sumo lo que correspondería a la medida de 20 grados y esa suma, que sería el voltaje total, que es el equivalente a la figura de arriba, la busco en tablas. 01:02:45
Para que veáis, 2,85 grados, o sea, perdón, milivoltios, correspondería a 70 grados, pero si yo mido 2,02 o 2,05, que es lo que realmente he medido, más o menos serían 50 grados, sería un pelín más de 50 grados, ¿vale? 01:03:03
entonces qué pasa si yo con ese poquito que estoy viendo 205 vengo aquí y leo por ejemplo una tabla 01:03:21
mejor 51 grados pues yo podría decir vale 51 más 20 71 y hay 71 pero es que no no hay 71 hay 70 ya 01:03:29
lo sabemos entonces la forma correcta de hacerlo cuál es el 2,05 que me ha dado le sumo este esto 01:03:40
es lo que yo tengo que venir a la tabla y mirar, este valor. Entonces el valor que yo 01:03:50
obtuve más 0,80 me da 2,85 y 2,85 como ya está puesto en formato tabla, es decir, con 01:03:54
la junta fría equivalente a 0, leo y es 70. Mientras mayor sea la temperatura, más se 01:04:04
van a magnificar estas pequeñas diferencias. Es cierto que estamos trabajando con una tabla 01:04:10
muy sencilla, cuando si queréis manejar otras tablas ya veréis que tenéis muchísimo más 01:04:14
decimales y poder mirar lo mejor. Aquí por ejemplo, si yo tuviese el caso de 1200 grados, un horno por ejemplo, 01:04:19
y meto un termo para medir, si lo meto con la junta fría de verdad a 0 grados, yo mediría 48,89 y esto es lo que sale 01:04:26
en la tabla, porque es esta situación, junta fría a 0 grados y mido 1200. Nuevamente, no tenemos las condiciones 01:04:35
de 0 grados, tenemos una temperatura ambiente que en este caso es 20 grados, pues ¿qué va a pasar? 01:04:43
que yo lo que voy a medir no va a ser 4889, va a ser otro número, va a ser por ejemplo 4809. 01:04:48
Estos 4809 no puedo ir con estos datos directamente y medir, si yo fuese a medirlo directamente me daría 1179 grados. 01:04:55
Entonces nuevamente no caigas en la tentación de sumarle 20 grados porque daría 1199 y no es así, no es 1199, hay 1200 grados. 01:05:04
¿Cómo se corrige este posible error? Yo sé que os parece pequeño, pero si estamos hablando de aparatos que pueden ser relativamente exactos, pues lo que hay que hacer es entenderlos para que no me den errores sistemáticos por un tema de hacer las cosas mal. 01:05:15
Pues lo que hay que hacer es, ese valor que yo he obtenido, le sumo lo que es la compensación de la unión fría, que es 0,8, corresponde a esos 20 grados. 01:05:30
Me da 48,89 y con este valor que ya está compensada la unión fría, voy a tablas y leo. 01:05:41
Y cuando leo, veo que me da 1200. Esto lo hace normalmente el traductor de temperatura solo. 01:05:49
Tiene internamente ese patrón de temperatura de referencia atmosférica donde están enganchadas las uniones frías, el mismo compensa la unión fría, el mismo pasa a milivoltios y esos milivoltios va, acude a su tabla, a su base de datos y te arroja en el display el 1200. 01:05:56
¿Pero qué sucede? Que obviamente me diréis, entonces, ¿para qué estamos haciendo todo esto si lo hace la máquina? Pues porque tenéis que saber comprobar un termo de par. 01:06:14
Entonces tenéis que saber los posibles problemas. Imaginaros que vosotros vais y comprobáis y me dices, os da 4809 y yo diréis, hijo, pues está desfasado, este termopar está mal porque tendría que dar 4889. No, si lo medís a pelo os tiene que dar 4809. Pero eso hay que saberlo, hay que entender por qué me van a dar estas posibles diferencias y cuáles son las diferencias razonables y cuáles las que no. Bueno, espero haberos aclarado un poquito esto y que seáis capaces de hacer los ejercicios. 01:06:22
Idioma/s:
es
Materias:
Química
Etiquetas:
Industria
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  • Formación Profesional
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      • Segundo Curso
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      • Segundo Curso
Autor/es:
Patricia C Salerno Duhart
Subido por:
Patricia Carol S.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
Visualizaciones:
23
Fecha:
20 de enero de 2025 - 23:40
Visibilidad:
Público
Centro:
IES MATEO ALEMAN
Duración:
1h′ 06′ 51″
Relación de aspecto:
4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
Resolución:
1440x1080 píxeles
Tamaño:
270.61 MBytes

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