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Control de Procesos CODIGO: AA6010

LABORATORIO N° 03 “SENSORES DE TEMPERATURA”

1.Alumnos:

2.3.-

Grupo

:

Semestre

:

Fecha de entrega

:

Nota: VI Hora:

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Control de Procesos Tema :

Sensores de Temperatura Nota:

App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

04

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Control de Procesos Tema :

Sensores de Temperatura Nota:

App./Nom.:

I.

Grupo

Fecha:

04

Lab. Nº

OBJETIVOS:

II.



Identificar el principio de funcionamiento y características constructivas de un termopar.



Identificar el principio de funcionamiento y características constructivas de un RTD.



Interpretar tablas de referencia de termopares en general.

MATERIAL Y EQUIPOS:

III.



Cámaras térmicas.



RTD PT – 100.



Termopar tipo “J” y tipo “K”.



Multímetro



Display

INFORMACION TEORICA

Un termopar (también

llamado termocople)

es

un transductor formado

por

la

unión

de

dos metales distintos que produce una diferencia de potencial muy pequeña (del orden de los mili voltios) que es función de la diferencia de temperatura entre uno de los extremos denominado «punto caliente» o «unión caliente» o de «medida» y el otro llamado «punto frío» o «unión fría» o de «referencia» (efecto Seebeck). Normalmente los termopares industriales están compuestos por un tubo de acero inoxidable u otro material. En un extremo del tubo está la unión, y en el otro el terminal eléctrico de los cables, protegido dentro de una caja redonda de aluminio (cabezal).

Tipos 

Tipo K (cromel/alumel): con una amplia variedad aplicaciones, está disponible a un bajo costo y en una variedad de sondas. El cromel es una aleación de Ni-Cr, y el alumel es una aleación de Ni-Al. Tienen un rango de temperatura de –200 °C a +1372 °C y una sensibilidad 41 µV/°C aproximadamente. Posee buena resistencia a la oxidación.



Tipo E (cromel/constantán [aleación de Cu-Ni]: no son magnéticos y gracias a su sensibilidad, son ideales para el uso en bajas temperaturas, en el ámbito criogénico. Tienen una sensibilidad de 68 µV/°C.

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

Grupo

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Lab. Nº

Tipo J (hierro/constantán): su rango de utilización es de –270/+1200 °C. Debido a sus características se recomienda su uso en atmósferas inertes, reductoras o en vacío, su uso continuado a 800 °C no presenta problemas, su principal inconveniente es la rápida oxidación que sufre el hierro por encima de 550 °C; y por debajo de 0 °C es necesario tomar precauciones a causa de la condensación de vapor de agua sobre el hierro.



Tipo T (cobre/constantán): ideales para mediciones entre -200 y 260 °C. Resisten atmósferas húmedas, reductoras y oxidantes y son aplicables en criogenia. El tipo termopar de T tiene una sensibilidad de cerca de 43 µV/°C.



Tipo N (nicrosil [Ni-Cr-Si]/nisil [Ni-Si]): es adecuado para mediciones de alta temperatura gracias a su elevada estabilidad y resistencia a la oxidación de altas temperaturas, y no necesita del platino utilizado en los tipos B, R y S, que son más caros.

Por otro lado, los termopares tipo B, R y S son los más estables, pero debido a su baja sensibilidad (10 µV/°C aprox.) generalmente son usados para medir altas temperaturas (superiores a 300 °C). 

Tipo B (Pt-Rh): son adecuados para la medición de altas temperaturas superiores a 1800 °C. Los tipo B presentan el mismo resultado a 0 °C y 42 °C debido a su curva de temperatura/voltaje, limitando así su uso a temperaturas por encima de 50 °C.



Tipo R (Pt-Rh): adecuados para la medición de temperaturas de hasta 1300 °C. Su baja sensibilidad (10 µV/°C) y su elevado precio quitan su atractivo.



Tipo S (Pt/Rh): ideales para mediciones de altas temperaturas hasta los 1300 °C, pero su baja sensibilidad (10 µV/°C) y su elevado precio lo convierten en un instrumento no adecuado para el uso general. Debido a su elevada estabilidad, el tipo S es utilizado para la calibración universal del punto de fusión del oro (1064,43 °C).

Los termopares con una baja sensibilidad, como en el caso de los tipos B, R y S, tienen además una resolución menor. La selección de termopares es importante para asegurarse que cubren el rango de temperaturas a determinar.

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Fecha:

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IV.

Grupo

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Lab. Nº

PROCEDIMIENTO: 1.

CARACTERÍSTICAS DEL ELEMENTO TERMOPAR TIPO J y TIPO K. La siguiente experiencia de laboratorio consiste en construir una curva de la característica temperatura – FEM de la unión caliente un elemento termopar. Ésta tarea es simple, sin embargo las mediciones se ven afectadas por el potencial aportado por las uniones frías del cada uno de los conductores del termopar con las puntas de prueba del instrumento de medición (voltímetro).

Figura 1.

Proceda de la siguiente manera para el caso del termopar tipo J y tipo K: a. Registre en la siguiente tabla los potenciales obtenidos en los extremos del termopar, para un rango de temperatura entre 25 °C y 60 °C (procure registrar 10 valores diferentes). b. Grafique los puntos registrados experimentalmente con color azul o verde y los valores nominales esperados con color rojo. c. Compare las gráficas y determine el potencial aportado por las uniones frías.

T (°C)

DDP

DDP (Nom.)

NOTA: No es necesario completar todas las casillas.

GRAFICAS TERMOPAR TIPO _________

“J”

–

Error estimado =

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Fecha:

Lab. Nº

Error Estimado Para realizar el cálculo de error estimado consideraremos nuestro mayor valor para compararlo con la tabla de valores del Termopar tipo J VALOR MEDIDO A 60Cº------------4.9 mV

MEDIDO |VALOR DATO−VALOR |x 100 VALOR DATO 3.595−4.9 %ERROR=| x 100 3.595 |

%ERROR=

%ERROR=36.30

El error estimado en el Termopar tipo J utilizado es de 36.30 T (°C)

DDP

DDP (Nom.)

GRAFICAS TERMOPAR TIPO _________

“K”

–

Error estimado =

NOTA: No es necesario completar todas las casillas.

Error Estimado Para realizar el cálculo de error estimado consideraremos nuestro mayor valor para compararlo con la tabla de valores del Termopar tipo K VALOR MEDIDO A 60Cº------------2.2 mV

MEDIDO |VALOR DATO−VALOR |x 100 VALOR DATO 2.809−2.2 %ERROR=| x 100 2.809 |

%ERROR=

%ERROR=21.68 %

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Lab. Nº

El error estimado en el Termopar tipo K utilizado es de 21.68

2.

CARACTERÍSTICA RESISTENCIA VS. TEMPERATURA DE UN RTD Pt-100

a. Registre en la siguiente tabla los valores óhmicos de la resistencia obtenidos en los extremos del RTD Pt100, para un rango de temperatura entre 25 °C y 60 °C (procure registrar 10 valores diferentes). Consigne simultáneamente los valores nominales esperados. b. Grafique los puntos registrados experimentalmente con color azul o verde y los valores nominales esperados con color rojo. c. Compare las gráficas y determine el error aportado por la resistencia del cable y/o los contactos defectuosos del ohmímetro.

T (°C)

R (Ohm)

R (Ohm Nom.)

GRAFICAS RTD

Pt-100

NOTA: No es necesario completar todas las casillas.

Error Estimado Para realizar el cálculo de error estimado consideraremos nuestro mayor valor para compararlo con la tabla de valores del RTD-PT100 VALOR MEDIDO A 60Cº------------132.7 Ω

MEDIDO |VALOR DATO−VALOR |x 100 VALOR DATO 126.69−132.7 %ERROR=| |x 100 126.69

%ERROR=

%ERROR=4.74

El error estimado en el RTD−PT 100 utilizado es de 4.74

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V.

a.

App./Nom.:

Grupo

Fecha:

Lab. Nº

CUESTIONARIO

¿Diga en términos comparativos cuáles son sus conclusiones sobre los dispositivos estudiados? ¿Qué opina de la repetibilidad de estos dispositivos? ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________

b.

¿Cuáles son los fenómenos físicos térmicos que ocurren en los termopares?

_________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________________

c.

Proponga al menos una aplicación industrial para cada tipo de dispositivo estudiado y realice su diagrama eléctrico.

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Sensores de Temperatura Nota:

VI.

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Grupo

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Lab. Nº

OBSERVACIONES, CONCLUSIONES Y APLICACIONES

Conclusiones: -

-

Se logró identificar el principio de funcionamiento de lo termopar J/K y el RTD PT100 comparando los valores que medimos durante la experimentación con los datos nominales de cada equipo. Se logró la correcta obtención de datos de cada prueba gracias al trabajo de equipo que tuvo lugar en todo momento.

Observaciones : -

Durante cada prueba tener precaución de no tocar las zonas calientes para evitar accidentes de quemaduras Estar atento durante cada prueba para poder realizar una toma de datos adecuada y así obtener datos correctos Calibrar correctamente los equipos de medición para no obtener datos erróneos

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Fecha:

Sensores de Temperatura

PROYECTO SEMESTRE

Grupo Lab. Nº

GRUPO

FECHA LISTA DE MATERIALES

ITEM

DESCRIPCION

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 LISTA DE HERRAMIENTAS Y EQUIPOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

UNIDAD CANT.

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Grupo

Fecha:

Lab. Nº

COSTO DE MATERIALES ITEM UNIDAD

DESCRIPCION

PRECIO CANT. UNIT. S/.

1 2 3 4 5 6

TOTAL S/.

TERMOCUPLA TIPO

J

PRECIO TOTAL S/.

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TERMOCUPLA TIPO

K

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RTD- PT 100

FIN DEL DOCUMENTO

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