Universidad Nacional Autónoma de México

Facultad de Estudios Superiores Cuautitlán

Laboratorio Elemental Multidisciplinario

Ingeniería Química

Profesor: Silva Escalona Celestino

Alumno: Olivera Lagunes Estanislao Antonio

CUESTIONARIO PREVIO 2:

Medición de Temperatura

1.-Mencione los tipos de indicadores de temperatura mas comunes:

-Termómetro de vidrio:

El termómetro de vidrio consta de un deposito de vidrio que contiene, por ejemplo, mercurio y que al calentarse se expande y sube en el tubo capilar.

Los márgenes de trabajo de los fluidos empleados son:

substancia mínimo(°C)

máximo(°C)

mercurio -35 280

mercurio(tubo capilar

lleno de gas)-35 450

pentano -200 20alcohol -110 50tolueno -70 100

-Termómetro bimetálico

Los termómetros bimetálicos se fundan en el distinto coeficiente de dilatación de dos metales diferentes, tales como latón, monel o acero y una aleación de ferroníquel o invar (35.5% de níquel) laminados conjuntamente. Las laminas bimetálicas pueden ser rectas o curvas, formando espirales o hélices.

Un termómetro bimetálico típico contiene pocas partes móviles, solo la aguja indicadora sujeta al extremo libre de la espiral o hélice y el propio elemento bimetálico.

El eje y el elemento están sostenidos con cojinetes y el conjunto esta construido con precisión para evitar rozamientos. No hay engranajes que exijan un mantenimiento.

El uso de termómetros bimetálicos es admisible para servicio continuo de 0°C a 400°C. para indicación local se usan, preferiblemente, los termómetros bimetálicos de esfera orientable. De este modo, el operador puede leer la temperatura a distancia desde niveles distintos de la instalación.

La exactitud del instrumento es de ±1% y su campo de medida es de -200°C a +500°C.

-Termómetros de bulbo y capilar:

+CLASE I termómetros actuados por liquido

+CLASE II termómetros actuados por vapor

+CLASE III termómetros actuados por gas

+CLASE IV termómetros actuados por mercurio

Los termómetros actuados por liquido tiene el sistema de medición lleno de liquido y como su dilatación es proporcional a la temperatura, la escala de medición resulta uniforme.

Los termómetros actuados por vapor contienen un liquido volátil y se basan en el principio de presión de vapor.

Los termómetros actuados por gas están completamente llenos de gas. Al subir la temperatura, la presión de gas aumenta proporcionalmente y por lo tanto estos termómetros tienen escalas lineales.

-Sondas de variación de resistencia:

La medida de temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las características de resistencia en función de la temperatura que son propias del elemento de detección.

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 cerámica.

El material que forma el conductor se caracteriza por el llamado “coeficiente de temperatura de resistencia” que expresa, a una temperatura especificada, la variación de la resistencia en ohmios del conductor por cada grado que cambia su temperatura.

-Termistores:

Los termistores son semiconductores electrónicos con un coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor elevado, por lo que presentan unas variaciones rapidas y extremadamente grandes para los cambios relativamente pequeños en la temperatura.

-Termopar:

Un termopar es un dispositivo capaz de convertir la energía calorífica en energía eléctrica su funcionamiento se basa en los descubrimientos hechos por Seebeck en 1821 cuando hizo circular corriente eléctrica en un circuito, formado por dos metales diferentes cuyas uniones se mantienen a diferentes temperaturas, esta circulación de corriente obedece a dos efectos termoeléctricos combinados, el efecto Peltier que provoca la liberación o absorción de calor en la unión de dos metales diferentes cuando una corriente circula atravesó de la unión y el efecto Thompson que

consiste en la liberación o absorción de calor cuando una corriente circula atreves de un metal homogéneo en el que existe un gradiente de temperaturas.

Es decir la fuerza electromotriz es proporcional a la temperatura alcanzada por la unión térmica a si mismo si se resta el calentamiento óhmico, que es proporcional al cuadrado de la corriente, queda un remanente de temperatura que en un sentido de circulación de la corriente es positivo y negativo en el sentido contrario. El efecto depende de los metales que forman la unión.

La combinación de los dos efectos Peltier y Thompson, es la causa de la circulación de corriente al cerrar el circuito en el termopar. esta corriente puede calentar el termopar y afectar la precisión en la medida de la temperatura, por lo que durante la medición debe hacerse mínimo su valor.

-Pirómetros:

Los pirómetros son aparatos idóneos para realizar mediciones de precisión de temperaturas sin contacto. Gracias a su mecanismo óptico, estos pirómetros son una herramienta segura para medir temperaturas con precisión. Los pirómetros infrarrojos están especialmente indicados para aplicaciones en las que no se pueden utilizar los sensores convencionales. Este es el caso de objetos en movimiento o lugares de medición donde se requiere una medición sin contacto debido a posibles contaminaciones u otras influencias negativas.

2.-Describa el funcionamiento del termopar explicando los tres efectos por los cuáles se rige.

Se basa en el efecto Seebeck, de la circulación de una corriente en un circuito formado por dos metales diferentes cuyas uniones (unión de medida o caliente y unión de interferencia o fría) se mantienen a distinta temperatura. Esta circulación de corriente obedece al efecto Peltier y al efecto Thomson.

-Efecto Peltier.- provoca la liberación o absorción de calor en la unión de dos metales distintos cuando una corriente circula a través de la unión.

-Efecto Thomson.- consiste en la liberación o absorción del calor cuando una corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente de temperaturas.

Mediante el comportamiento de los termopares, se han propuesto tres leyes fundamentales:

1.-Ley del circuito homogéneo.- en un conductor metálico homogéneo no puede sostenerse la circulación de una corriente eléctrica por la aplicación exclusiva del calor.

2.-Ley de los metales intermedios.- en un circuito de varios conductores la, la temperatura es uniforme desde un punto de soldadura A a otro B, la suma de las fuerzas electromotrices es totalmente independiente de los conductores metálicos intermedios.

3.-Ley de las temperaturas sucesivas.- la f.e.m. generada por un termopar con sus uniones a las temperaturas T1 y T3 es la suma de la f.e.m. del termopar con sus uniones a T1 y T2 de la f.e.m.

3.-Describa el funcionamiento del termómetro de bulbo de mercurio.

Se emplea para valorar el influjo de la humedad ambiente sobre la comodidad de los usuarios de locales. Consiste en un termómetro de mercurio que tiene el bulbo envuelto en

un paño de algodón, empapado de agua. Se le proporciona una corriente de aire y el agua se evaporará más o menos dependiendo de la humedad relativa del aire, enfriándose más cuanto menor sea ésta, debido al calor latente de evaporación del agua. La corriente de aire puede darse mediante un pequeño ventilador de pilas o poniendo el termómetro en una especie de carraca y dándole vueltas.

4.-Describa el funcionamiento del termómetro bimetálico.

Estos termómetros se fundan en el distinto coeficiente de dilatación de dos metales diferentes laminados conjuntamente. Las láminas bimetálicas pueden ser rectas o curvas, formando espirales o hélices.

La aguja indicadora sujeta el extremo libre de la espiral o de la hélice y al elemento. El eje y el elemento están sostenidos con cojinetes y es conjunto esta constituido con precisión para evitar rozamientos.

5.-Mencione algunas aplicaciones de los indicadores de temperatura siguientes:

-Termómetro bimetálico.- valora la energía cinética de un metal-Sus tiempos de respuesta oscilan entre 1 y 2minutos.

-Termómetro de bulbo de mercurio.- valorar el influjo de la humedad o calcular la temperatura ambiental- Sus tiempos de respuesta oscilan entre 3 y 5 minutos.

-Termopar.- valorar la temperatura de la fundición del acero

6.- ¿Qué es zona umbral y zona de saturación de un instrumento?

Umbral: Cuando la magnitud objeto de medida aumenta gradualmente partiendo de cero, es posible que tenga que alcanzar un nivel mínimo antes de que el instrumento responda y proporcione una lectura perceptible.

Zona de saturación: es el área en la cual el instrumento ha sobrepasado su capacidad máxima de operación se presenta un comportamiento distinto a la operación normal y por lo tanto, no confiable.

7.- diga por que hay diferentes tiempos de respuesta en los indicadores de respuesta mencionados con anterioridad:

El tiempo de respuesta se debe a dos factores principales:

1.-los materiales usados como componentes en la construcción del medidor de temperatura.

2.-la sustancia interna del medidor de temperatura.

8.-¿Cuál será el procedimiento para calibrar un termopar?, indique que material usaría y como lo adaptaría en el laboratorio:

En el sistema para la calibración del termopar se tiene un baño de agua, en el cual se sumergen en él, tanto el termopar como el termómetro de referencia (termómetro de bulbo de mercurio). Después

se procede a calentar el baño de agua partiendo de temperatura ambiente hasta ebullición, midiendo las temperaturas a intervalos de cada dos grados centígrados.

9.-indique cual es la razón de que existan termómetros bimetálicos de vástago de diferente tamaño y como influye esto en la medición de temperatura:

La longitud del vástago ofrece distintos alcances y movilidad al observador, a su vez esto influye en la temperatura total, interfiriendo la ambiental, que por esta causa puede existir una lectura errónea.

10.-

conversión°F °C °K °R

185 69.75 342.75 644.7

CONVERSION Δ°F=180-90Δ°F Δ°C Δ°K Δ°R90 47.5 49.5 90.55