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• Carlos Rodriguez Villafuerte

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“Año de la lucha contra la corrupción e impunidad”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGIENERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

MEDICIÓN DE TEMPERATURA APELLIDOS Y NOMBRES: Jibaja Ceron Cesar Francisco Rodríguez Villafuerte Carlos Edson Aldair Chico Alania Eguizabal Cuadros Steven Bazan Martinez Dante Rafael PROFESOR: ING. SIFUENTES SANCHO, JORGE FAVIO CURSO: Laboratorio de Ingeniería Mecánica 1 SECCIÓN: C

FECHA DE REALIZACIÓN DEL EXPERIMENTO: 7-10-19 FECHA DE PRESENTACIÓN: 14-10-19

2019-II

20161193J 20161224B 20162089A 20161039K 20121032E

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ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN ………………………………………………………………… 2 2. OBJETIVOS ……………………………………………………………………… 3 3. FUNDAMENTO TEÓRICO ……………………………………………………… 4 4. EQUIPOS Y MATERIALES…………………………………………………….. 8 5. PROCEDIMIENTO ……………………………………………………………. 11 6. DATOS …………………………………………………………………………… 13 7. CÁLCULOS Y RESULTADOS ……………………………………………….. 14 8. CONCLUSIONES ………………………………………………………………. 19 9. BIBLIOGRAFIA ………………………………………………………………… 20

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INTRODUCCIÓN Para comenzar los ensayos en el Laboratorio N°4 necesitamos saber previamente que es medición, y esto como varía según el punto de referencia que se toma y de la misma manera cómo influye varia la medición con un aumento de temperatura controlado.

También es importante tener un buen patrón para poder calcular la ecuación para realizar un buen ajuste. Ya que los termómetros pueden variar según las condiciones ambientales.

En este laboratorio se dará una información previa de medición, leyes de termodinámica, los cuales actúan en la transferencia de calor.

Así mismo se debe tener en cuenta los materiales que se usaron en el experimento y tener conocimiento del buen uso de los materiales empleado

El presente informe pretende dar a conocer la verificación de la curva de ajuste con los datos obtenidos tras la experiencia en el laboratorio además del reconocimiento de los equipos e instrumentos de medición.

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OBJETIVOS  Comprobar experimentalmente las curvas de ajuste.  Lograr implementar distintos ambientes de testeo y medición.  Determinar la variación de medición en cada termómetro  Conocer el correcto uso de los termómetros de inmersión total y parcial.  Analizar y verificar en forma experimental la variación de la medición en cada termómetro.

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FUNDAMENTO TEÓRICO TERMÓMETROS El termómetro es un instrumento de medición cuyo fin es medir temperaturas de determinadas cosas, la escala más usada en los termómetros son los grados Celsius, existen diferentes tipos de termómetros sin embargo se mencionará los utilizados en el laboratorio.

TERMÓMETROS DE LÍQUIDO EN VIDRIO Su operación está basada en la expansión del líquido con el incremento de la temperatura; esto es, el líquido actúa como un transductor, convierte la energía termal en una forma mecánica. Con el incremento de la temperatura, el líquido y el vidrio del termómetro se expanden con diferente coeficiente de expansión, causando que el líquido avance por el tubo capilar. Las partes principales de un termómetro de líquido en vidrio típico se muestran en la figura 1.

El menisco es usado como el indicador. La forma del menisco es: para el mercurio, la parte superior de la curva, para líquidos orgánicos, la parte inferior. Cuando las fuerzas adhesivas son mayores que las fuerzas cohesivas, el menisco tiende a ser cóncavo como en el caso de vidrio y líquidos orgánicos. Por otra parte

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cuando las fuerzas cohesivas son superiores a las adhesivas, el menisco es convexo como en el caso de mercurio en vidrio.

PROFUNDIDAD DE INMERCIÓN Los termómetros de líquido en vidrio son usualmente utilizados para la medición de la temperatura de fluidos. La elección del tipo de inmersión depende de la medición requerida, la profundidad del fluido y el tipo de montaje. 1. TERMOMETRO DE INMERSIÓN PARCIAL Diseñado para indicar la temperatura correctamente cuando el bulbo y una porción específica de la columna están inmersos en el medio a la temperatura que va a ser medida. Se usa en muestras de ensayo poco profundas. 2. TERMOMETRO DE INMERSIÓN TOTAL Está diseñado para indicar la temperatura correctamente cuando el bulbo y toda la columna del líquido (unos cuantos milímetros por arriba del nivel del líquido) están inmersos en el medio a la temperatura que va a ser medida.

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3. TERMOMETRO DE INMERSIÓN COMPLETA Está diseñado para indicar la temperatura correctamente cuando todo el termómetro, incluyendo la cámara de expansión están expuestos en el medio a la temperatura que va a ser medida.

TERMOMETROS DIGITALES Los termómetros digitales son instrumentos que tienen la capacidad de percibir las variaciones de temperatura de manera lineal. El termistor es un dispositivo que varía su resistencia eléctrica en función de la temperatura. Algunos termómetros hacen uso de circuitos integrados que contienen un termistor, como el LM35, el cual puede configurarse a través de un microcontrolador y un circuito amplificador para funcionar en las escalas Celsius o Fahrenheit

Figura Nº4 Termistor

Figura Nº 5 Termómetro digital

TERMÓMETRO BIMETALICO El termómetro bimetálico es un instrumento utilizado para medir temperatura mediante la contracción y expansión de dos distintas aleaciones metálicas de alto y bajo coeficiente de dilatación. Los termómetros bimetálicos están constituidos por un tubo en cuyo interior está colocada una espiral helicoidal bimetálica. Dicha espiral está soldada por un extremo a la parte inferior del tubo y por otra a una varilla de transmisión, a su vez conectada a una aguja indicadora.

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Las aleaciones metálicas, la de alto y bajo coeficiente de dilatación, al ser expuestas a determinada temperatura, transmiten un movimiento giratorio a una aguja indicadora, es decir, las variaciones de temperatura causan que el bimetal sufra una deformación, esta se transmite a la aguja indicadora Los termómetros bimetálicos usan la diferencia de coeficiente de expansión térmica de metales disímiles para poder determinar cuál es el cambio de temperatura. Éste se proporciona mediante un movimiento mecánico, o sea, por el giro de una aguja sobre una escala graduada

CALIBRACION DE TERMOMETROS La calibración se realiza por el método de comparación contra un termómetro patrón calibrado. Dependiendo de la exactitud que se desea obtener, se utiliza un termómetro de resistencia de platino u otros tipos de termómetros trazables y con baja incertidumbre de calibración. PUNTOS DE CALIBRACIÓN Puntos de calibración Un termómetro debe ser calibrado en todo su intervalo, incluyendo un punto de referencia (si lo incluye el termómetro). Usualmente son calibrados en puntos distribuidos uniformemente en el intervalo de indicación la escala principal. El número de puntos depende del intervalo, división “mínima” de la escala y exactitud deseada. El intervalo entre los puntos de calibración no debe ser innecesariamente pequeño o demasiado largo que destruya la confiabilidad en correcciones interpoladas en valores de temperatura entre los puntos de calibración. Se recomienda sean distribuidos cada 40 a 100 divisiones, hasta 40 para patrones y hasta 100 para ordinarios.

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EQUIPOS Y MATERIALES TERMÓMETROS DE BULBO Son Termómetros de líquido en vidrio, están clasificados como Termómetros de expansión. Este tipo de termómetros permite correlacionar las variaciones de volumen de un líquido con las variaciones de una temperatura. Estos termómetros consisten en un bulbo de vidrio que contiene la mayor parte del liquido y un fino tubo capilar o vástago de vidrio pequeño en la parte superior, el cual sirve como depósito para el líquido en caso de que la temperatura exceda el alcanza del instrumento.

Termómetros de bulbo con diferentes rangos de medida

En las condiciones ambientales casi todo el líquido está en el bulbo. La escala de temperatura se marca en el vástago del vidrio. Nosotros utilizaremos los termómetros para inmersión parcial y total. Los termómetros de inmersión total se emplean para una alta precisión. Los cuales deben sumergirse totalmente, ya que han sido calibrados para medirlos así. Los termómetros de inmersión parcial tienen una marca de la profundidad de inmersión a una cierta distancia del bulbo. Estos termómetros han sido calibrados para utilizar la parte emergente del vástago a una cierta temperatura (generalmente temperaturas ambientales normales) diferente a la del bulbo. Los termómetros de inmersión parcial conservaran su precisión solo cuando las condiciones del aire (este es, temperatura y velocidad) que rodea la varilla sean las mismas que existían en el momento de la calibración.

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TERMÓMETROS BIMETÁLICOS Dentro de los termómetros bimetálicos se encuentra la tira bimetálica, la cual está formada por dos metales diferentes soldados entre sí en forma longitudinal. Cuando se calientan ambos metales se dilatan, como uno de ellos tiene mayor coeficiente de expansión, la tira se dobla. Para que se produzca un movimiento apreciable dentro de un espacio pequeño, se arrolla estas cintas bimetálicas en helicoides. El extremo libre de esta cinta acciona un eje que tiene una aguja indicadora. Se usan mucho en la industria por ser fácil de leer y es más robusto que del bulbo.

Termómetro de lámina bimetálica

TERMÓMETRO DIGITAL Los termómetros digitales son aquellos que, valiéndose de dispositivos transductores, utilizan luego circuitos electrónicos para convertir en números las pequeñas variaciones de tensión obtenidas, mostrando finalmente la temperatura en un visualizador. Los termómetros digitales son instrumentos que tienen la capacidad de percibir las variaciones de temperatura de manera lineal. El termistor es un dispositivo que varía su resistencia eléctrica en función de la temperatura. Algunos termómetros hacen uso de circuitos integrados que contienen un termistor, como el LM35, el cual puede configurarse a través de un microcontrolador y un circuito amplificador para funcionar en las escalas Celsius o Fahrenheit. Estos circuitos pueden consultarse en las hojas de datos de cada integrado. No se garantiza el correcto funcionamiento de la graduación de la escala a condiciones ambientales diferentes de las especificadas

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por el fabricante para el funcionamiento de los componentes electrónicos.

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PROCEDIMIENTO 1. Se calienta el aceite contenido en el tanque aislado

2. Luego se procede a introducir los termómetros a calibrar y el termómetro patrón simultáneamente. 3. El termómetro de inmersión total se emerge hasta la marca que se encuentra su mayor temperatura y el termómetro de inmersión parcial hasta una marca que posee en su tubo de vidrio. 4. Una vez instalados los termómetros se empieza a tomar las lecturas del termómetro patrón cada 4ºC a partir de la temperatura de 19ºC hasta 40ºC, tomando apunte de todas las lecturas de todos los termómetros a calibrar.

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5. Al finalizar las lecturas se procede a sacar los termómetros, desactivar el tanque aislado y la desconexión de la termocupla, y desactivando el potenciómetro.

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DATOS

Termómetro 1

Termómetro 2

Termómetro P

Termómetro Bimetálico

Termómetro Digital

1

20

20

20

13

19

2

24

24

25

17

20

3

27

26

27

20

24

4

30

29

30

22

27

5

32

32

32.5

25

30

6

35

35

35

27

33

7

38

37.5

38

31

35

8

42

42

42.5

35

40

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CÁLCULOS Y RESULTADOS Las condiciones a las cuales se tomaron los cálculos fueron los siguientes: PRESION BAROMETRICA TBS HUMEDAD RELATIVA TBH

757 mmhg 21.645°C 82% 18.87°C

Importante: Los valores de referencia para las temperaturas, serán las que se midieron con el termómetro digital. De los valores obtenidos en el laboratorio (Tabla de datos), se pasará a calcular los errores relativos y las curvas de calibración.

 ERRORES DE LOS INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN, EN PORCENTAJE, RESPECTO AL TERMÓMETRO DIGITAL. T. Digital (°C)

T. Inmersión Total 1(%)

T. Inmersión Total 1(%)

T. Inmersión Parcial(%)

19

5.263

5.263

5.263

31.579

20

20

20

25

15

24

12.5

8.333

12.5

16.667

27

11.111

7.407

11.111

18.518

30

6.667

6.667

8.333

16.667

33

6.06

6.06

6.06

18.182

35

8.571

7.143

8.571

11.428

40

5

5

6.25

12.5

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T. Bimetálico (%)

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 CURVAS DE CALIBRACIÓN TERMÓMETROS.

Y

ERROR

APROXIMADO

DE

LOS

1. TERMÓMETRO DE INMERSIÓN TOTAL 1 1.1 CURVA DE CALIBRACIÓN

1.2 ERROR RELATIVO

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2. TERMÓMETRO DE INMERSIÓN TOTAL 2 2.1 CURVA DE CALIBRACIÓN

2.2 ERROR RELATIVO

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3. TERMÓMETRO DE INMERSIÓN PARCIAL

3.1

3.2

CURVA DE CALIBRACIÓN

ERROR RELATIVO

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4. TERMÓMETRO BIMETÁLICO:

4.1 CURVA DE CALIBRACIÓN

4.2

ERROR RELATIVO

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CONCLUSIONES 

El instrumento que está mejor calibrado comparado con los demás es el termómetro de inmersión total (2).



Para darnos cuenta cual nos da una mejor medida de temperatura real tenemos que observar las curvas de error relativo.



Para la segunda curva de error relativo, el error está entre 5 – 8 %, sin considerar el segundo punto. Se puede considerar el mejor.



De todos modos, teniendo en cuenta que el termómetro digital está bien calibrado, todos los demás termómetros están mal calibrados.

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BIBLIOGRAFÍA 

Manual de Laboratorio de Ingeniería Mecánica 1



http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-08-09-termometrosliquido-en-vidrio.pdf



http://maquimsa.com/html/tecnica/termometros.html



https://www.quiminet.com/articulos/los-termometros-bimetalicos-y-sumodo-de-funcionamiento-3516632.htm



http://www.vectorecuador.com/producto/termometro-inmersion-parcial-20a-150c/

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