7/30/2019 ELECTROTECNIA -07

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Practica Nº7  – ELECTROTECNIAControl de Temperatura 

1. Informe:Control de temperatura: Se pretende controlar la temperatura de un Horno Industrial

de una potencia de 10 kW. Para ello se cuenta con dos tipos de sensores:

2. Información Teórica:

Temperatura:La temperatura es una magnitud referida a las nociones comunes de calor o frío. Por lo general, un objeto más "caliente" tendrá una temperatura mayor. Físicamente esuna magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico.Más específicamente, está relacionada directamente con la parte de la energía internaconocida como "energía sensible" , que es la energía asociada a los movimientos delas partículas del sistema, sea en un sentido traslacional, rotacional, o en forma devibraciones. A medida que es mayor la energía sensible de un sistema se observa queesta más "caliente" es decir, que su temperatura es mayor.

Calor:El calor es la transferencia de energía térmica desde un sistema a otro de menor temperatura. La energía térmica puede ser generada por reacciones químicas (comoen la combustión), reacciones nucleares (como en la fusión nuclear de los átomos dehidrógeno que tienen lugar en el interior del Sol), disipación electromagnética (comoen los hornos de microondas) o por disipación mecánica (fricción). Su concepto estáligado al Principio Cero de la Termodinámica, según el cual dos cuerpos en contacto

intercambian energía hasta que su temperatura se equilibre.

Unidades:Existen cuatro escalas termométricas aplicables, aunque en nuestro país se hanormalizado la escala centígrada de Celsius y la absoluta de Kelvin.

Escalas Punto de cong. delagua

Punto de ebu.Del agua

Cero absoluto

Fahrenheit 32 212 -459,4

Rankine 491,4 671,4 0Centígrada 0 100 -273,15Kelvin 273,15 373,15 0

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Practica Nº7  – ELECTROTECNIAControl de Temperatura 

Termocuplas: Una termocupla es simplemente dos alambres de distinto material unidos en unextremo. Al aplicar temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy

pequeño, del orden de los mili volts el cual aumenta proporcionalmente con latemperatura. Las termocuplas J y K son económicas, físicamente muy rígidas ycubren un amplio rango de temperaturas (-180 a 1370 °C).

Ventajas:Las termocuplas J y K junto con los Pt100 son los sensores de temperatura de usoindustrial más comunes, económicos y fáciles de reemplazar que existen.

Desventajas:No es recomendable usar termocuplas cuando el sitio de medición y el instrumentoestán lejos (más de 10 a 20 metros de distancia). El problema de las termocuplas es

que suministran un voltaje muy bajo y susceptible a recibir interferencias eléctricas. Además para hacer la extensión se debe usar un cable compensado para el tipoespecífico de termocupla lo que aumenta el costo de la instalación. Tampoco esrecomendable usar termocuplas cuando es necesaria una lectura de temperatura muyprecisa (décima de °C) pues la compensación de cero requerida por las termocuplasintroduce un error típicamente del orden de 0.5 °C.

  Uso de Termocuplas JMediciones de 0 a 700 °CIndustria del plástico y goma (extrusión e inyección)Medición en tambores rotatorios con termocupla de contacto.Temperatura de motores (carcaza) con termocupla autoadhesiva.Procesos en general donde el sensor está sometido a vibración.

  Uso de Termocuplas KFundición de metales hasta 1300°C (no ferrosos)Hornos en generalUsar cuando hay que poner las termocuplas en vainas muy delgadas, por ejemplo enagujas de una jeringa para tomar temperatura en el interior de una fruta.

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Practica Nº7  – ELECTROTECNIAControl de Temperatura 

Termoresistencias (RTD): RTD: Detector de temperatura por resistencia.PRTD: Detector de temperatura por resistencia de platino.

Para mediciones eléctricas de temperatura se utilizamuy a menudo la dependencia de la resistenciaeléctrica de la temperatura en los metales. Al aumentar la resistencia eléctrica con el aumentode la temperatura, se habla de un coeficiente positivoo PTC (Positiv Temperature Coefficient) p.e. ensensores de temperatura de platino.Para poder utilizar este efecto en mediciones detemperatura, el metal debe variar de manerareproducible su resistencia eléctrica en dependenciala temperatura. Las características del metal no deben variar durante la fase de

funcionamiento, ya que en ese caso se producirían errores de medición. El coeficientede temperatura debe ser en lo posible independiente de la temperatura, presión einfluencias químicas.El platino es el más popular de éstos, debido a su característica muy cercana a lalinealidad en un rango amplio de temperaturas, estable a largo plazo. El costo de losPRTD's se vieron reducidos al implementarse en película delgada.Características encontradas en el platino:• Estabilidad química: resistencia a la oxidación y corrosión.• Facilidad de manofactura. • Disponibilidad de alambre de alta pureza. • Buena reproducibilidad de características eléctricas. La última permite el poder reemplazar el elemento sensor sin tener que recalibrar un

instrumento.Valores típicos: 100, 500 y 1000 ohmIdentificación.Se identifican por el metal del que se componen (según tabla periódica) y laresistencia que presentan a 0ºC. Ejemplo: Pt100, Pt1000, Ni120, Cu200, etc.

Pt100:Los Pt100 siendo levemente más costosos y mecánicamente no tan rígidas como lastermocuplas, las superan especialmente en aplicaciones de bajas temperaturas. (-100a 200 °).Los Pt100 pueden fácilmente entregar precisiones de una décima de grado con laventaja que la Pt100 no se descompone gradualmente entregando lecturas erróneas,

si no que normalmente se abre con lo cual el dispositivo medidor detectainmediatamente la falla del sensor y da aviso. Además la Pt100 puede ser colocada acierta distancia del medidor sin mayor problema (hasta unos 30 metros) utilizandocable de cobre convencional para hacer la extensión.Usos:Medición de -100 a 200 °C con muy buena precisión y estabilidadIndustria de alimentos en general (envasado, pasteurizado, cocción, conservación)Circuitos de líquidos. (aguas de enfriamiento, aceites, etc.)Industria química (temperatura de reactivos)Cámaras de secado (textiles, alimentos, papel, etc.)

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Practica Nº7  – ELECTROTECNIAControl de Temperatura 

3. Control de Temperatura con Termocupla:

4. Control de Temperatura con Termoresistencia:

Control similar al anterior.