Selección de termómetros bimetálicos
1.- ¿Qué es un termómetro bimetálico?
¿Qué es un termómetro bimetálico?
• Es un instrumento utilizado para la medición de temperatura, por medio de la contracción y expansión de dos diferentes aleaciones metálicas de alto y bajo coeficiente de dilatación que al ser expuestos a una misma temperatura, transmite un movimiento giratorio a la aguja indicadora de la escala graduada indicada en la carátula.
Definición de NMX-CH-70-1993-SCFIInstrumentos de medición – Termómetros bimetálicos de carátula
¿Qué es un termómetro bimetálico?
• Los termómetros bimetálicos utilizan las diferencias de coeficiente de expansión térmica de metales disímiles para proveer una medición del cambio de temperatura y convertir este cambio en un movimiento mecánico, indicándolo sobre una escala graduada (carátula).
• Los termómetros bimetálicos comerciales usualmente utilizan una configuración helicoidal o espiral en el elemento sensor o bimetal.
2.- ¿Cómo trabaja un termómetro bimetálico?
¿Cómo trabaja un termómetro bimetálico?
• La temperatura es medida por medio de un bimetal dentro del vástago. El bimetal consiste de dos cintas de metal unidas, las cuales tienen diferentes coeficientes de expansión térmica. • La cinta con el coeficiente de expansión mayor se expandirá más que la otra cinta cuando la temperatura se incremente y causará que el bimetal tienda a desenrollarse en proporción a la temperatura.
¿Cómo trabaja un termómetro bimetálico?
• La posición angular en relación a la temperatura puede ser calibrada de manera que el dispositivo se puede usar como un termómetro.
• Un extremo del bimetal esta fijo y el otro está unido a una flecha y un puntero que convierte el movimiento angular del bimetal en una lectura sobre la escala.
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¿Cómo trabaja un termómetro bimetálico?
3.- Construcción de un termómetro bimetálico
Construcción de un termómetro bimetálico.-
• Configuración:
- Tamaños de carátula: 2”, 3” y 5” - Posición del vástago:
- Posterior en 2”, 3” y 5”
- Angulo variable en 3” y 5”
Construcción de un termómetro bimetálico.-
• Caja y bisel:- Construidos en acero inoxidable SAE 304. - Resistentes a la corrosión de la mayoría de compuestos químicos.
- Componentes diseñados para cumplir los requerimientos de la industria química, petroquímica y alimenticia.
- Determinan el tamaño del termómetro, 2”, 3” y 5” de diámetro.
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Mirilla:- Cristal con calidad óptica
- Vidrio inastillable
- Vidrio templado
- Acrílico
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Puntero:- Aluminio con acabado negro mate, pintura electrostática.
- Balanceado y ensamblado con precisión a la flecha.
- Transfiere directamente el movimiento del bimetal helicoidal a la escala de temperatura impresa en la carátula.
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Sello hermético:- Ensamble caja bisel con la interferencia precisa.
- Empaque de elastómero que provee sello a prueba de fugas y polvo.
- Construcción soldada – componentes unidos a 360° por soldadura TIG (caja, conexión y vástago).
- Prueba de hermeticidad de acuerdo con ASME B40.3 y NMX-CH-70.
• Conexiones roscadas:- Fabricadas en acero inoxidable SAE 303
- Manufacturadas en maquinas de precisión CNC
- Conexión ¼”NPT para 2” y ½”NPT para 3” y 5”
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Tornillo de calibración:- Ajuste externo de la calibración por medio de tornillo.
- Piñon y sello con o-ring para mantener la integridad del sello hermético.
- El piñón esta fabricado con dentado preciso para engranar con la corona.
- Disponible sólo en 3” y 5”.
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Carátula:- Números y escala con impresión en negro para fácil lectura.
- Escala sencilla en °C y dual en °C y °F.
- Las graduaciones para cada rango de temperatura son calculadas para cada estudio de bimetal.
- En material Aluminio pintado de blanco, resistente a la corrosión.
Construcción de un termómetro bimetálico.
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Elemento bimetálico:- Bimetal helicoidal altamente -sensible a los cambios de temperatura.
- Fabricado con estrictos controles -metalúrgicos y tolerancias muy cerradas.
- Tratado térmicamente para relevado de esfuerzos.
- Revestido de silicon para minimizar la vibración del puntero y maximizar la transferencia de calor y el tiempo de respuesta.
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Exactitud:- De acuerdo con ASME B40.3 Grado A, ±1% y NMX-CH-70, ±1% de la escala completa.
- La calibración es rastreable a los estándares del National Institute of Standards and Testing (NIST) y al Centro Nacional de Metrología (CENAM).
• Exactitud:- Es la conformidad de la indicación de un instrumento respecto a su valor verdadero.
- Es la diferencia (error) entre el valor verdadero y la indicación del instrumento y está expresada como un porcentaje del alcance máximo de la escala.
Construcción de un termómetro bimetálico.
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Buje bimetal:- Insertado a presión en la ranura del vástago. - Centra la flecha y el bimetal en el vástago.
- La flecha de acero inoxidable SAE 304 pasa a través del centro del buje conectando al elemento bimetal con el puntero, minimizando el rozamiento de la flecha con la pared del vástago.
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Vástago:- Tubing de acero inoxidable SAE 304, soldado y conformado con tolerancias muy estrictas.
- Diámetro estándar de .250” (6.35 mm).
- Longitudes disponibles desde 2 ½”, 4”, 6”, 9”, 12”, 15”, 18” y 24”.
- Soldado y terminado en la punta para un sello hermético y estético
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Ranura de inmersión:- La ranura alrededor del vástago muestra el punto de mínima inmersión en el medio para cada termómetro.
- Para una mejor exactitud en las lecturas, la parte sensitiva del vástago debe estar completamente sumergida en el medio a medir.
Construcción de un termómetro bimetálico.
• Rangos de temperatura:
ESCALA SENCILLA ESCALA DUAL
°C °F °C -50 a 50 -5 a 240 -20 a 120 -20 a 120 0 a 120 30 a 300 0 a 150 0 a 150 0 a 250 0 a 300 100 a 500
4.- Selección de un termómetro bimetálico
Selección de un termómetro bimetálico.
• Material:- Aplicación: Flujo de proceso continuo, tanque estático ó laboratorio de pruebas.
- Condiciones ambientales: temperatura ambiente, humedad, atmósfera corrosiva (niebla salina, etc.).
- Condiciones del proceso: Presión, temperatura, viscosidad del medio, flujo y posible vibración.
- Compatibilidad del material con el medio a medir.
- Material de la mirilla.
Selección de un termómetro bimetálico.
• Modelo y tipo:- Tamaño de carátula.
- Localización de la conexión para mejor facilidad de lectura cuando el termómetro este instalado en el sistema: - Posterior - Angulo variable
- Inferior - Superior- Lado derecho - Lado izquierdo
- Tipo y tamaño de rosca de la conexión.
Selección de un termómetro bimetálico.
• Vástago:- Diámetro de tubería o profundidad del tanque.
- Longitud de inmersión requerida.
- Longitud del vástago.
- Diámetro del vástago.
Selección de un termómetro bimetálico.
• Rango de temperatura:- Temperatura de operación del proceso. Alta y baja.
- Rango de temperatura requerido. Alto y bajo.
- Posibilidades de sobre-rango. Mínimo y máximo.
- Exactitud requerida.
- Recalibración. Es requerida?
- Escala, °C, °F o dual?
Selección de un termómetro bimetálico.
• Opciones y accesorios:- Termopozo.
- Llenos de líquido.
- Puntero de arrastre.
- Carátulas OEM.
- Roscas especiales o adaptadores.
- Tag de identificación.
5.- Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos
Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.
- Se recomienda el uso de un termopozo para aplicaciones en fluidos corrosivos, a alta velocidad o a presión.
- El uso de un termopozo permite remover el termómetro para calibración o recambio del instrumento sin detener el proceso.
Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.
- Instale el termómetro en lugares donde se minimice el daño a personas o instalaciones en caso de una rotura del vástago o termopozo.
- Las cajas pueden ser llenadas con líquido, normalmente silicón, para amortiguamiento adicional en casos de vibración extrema, o para asegurar un desempeño uniforme en aplicaciones de baja temperatura y alto nivel de humedad en el ambiente.
Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.
- Los termómetros llenos de líquido son recomendados para uso en rangos de temperaturas de proceso de un mínimo de -50°F (-45°C) a un máximo de 500°F (260°C).
- El uso de silicón debe ser evitado en donde se tengan presentes agentes fuertemente oxidantes, tales como oxígeno, cloro, ácido nítrico y peróxido de hidrógeno.
Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.
- Los termómetros bimetálicos no deben ser expuestos continuamente a temperaturas de proceso sobre 800 °F (425 °C) para evitar dañar el elemento bimetal.
- Cuando la escala del instrumento sea hasta de 260 °C (500 °F) o menor, la protección por exceso de temperatura debe ser de 50% de la escala; cuando sea mayor de 260 °C (500 °F), la protección debe ser de 10%.
Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.
- Para termómetros de 2 ½” de longitud de vástago:- La tuerca de la conexión deberá estar inmersa o en contacto con el medio de proceso para lecturas más exactas.
- Cuando se usan termopozos con espacio muy limitado se pueden presentar errores en las lecturas dependiendo del proceso y de la temperatura ambiente.
Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.
- Condiciones de operación: Se recomienda que la temperatura en la conexión del termómetro no exceda de 300 °F (149 °C).
Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.
- Límites de temperatura máxima recomendada para materiales de mirillas:
- Acrílico: 180 °F (80 °C) Resistencia a químicos buena pero
limitado en temperatura máxima.
- Policarbonato: 270 °F (130 °C) Mayor límite de temperatura que el acrílico pero pobre resistencia a químicos.
Seguridad en el uso de termómetros bimetálicos.
- Límites de temperatura máxima recomendada para materiales de mirillas:
- Cristal inastillable: 200 °F (90 °C) Gran resistencia a la corrosión; el plástico laminado entre las dos piezas de cristal
retendra fragmentos en caso de ruptura, pero el
laminado comienza a deteriorarse a los 200 °F.
- Cristal templado: Mejorado para soportar un amplio rango de cambios de temperatura. Mas resistente al impacto que el vidrio regular.
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