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• Guadalupe Hernández Lokfa Maps Luna

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Los sensores de temperatura se usan para medir la temperatura del aire o la temperatura superficial de líquidos y sólidos. Concepto de temperatura La temperatura es una magnitud asociada a las nociones de calor, medible mediante un termómetro. Desde el punto de vista de la física, es una magnitud escalar relacionada con la energía interna de un sistema termodinámico como es el aire. Está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como energía cinética, que es la energía asociada al movimiento de las partículas del aire, bien sea en sentido traslacional, rotacional o en forma de vibraciones. A medida que aumenta este movimiento, aumenta también la energía cinética, por lo que el objeto en este caso el aire, se encuentra más caliente y por tanto su temperatura es mayor. Cuando el movimiento de estas partículas desciende, desciende también la temperatura llegando incluso al cero absoluto, en el que el movimiento de las partículas es nulo. La temperatura se mide con termómetros, los cuales pueden ser calibrados de acuerdo a una multitud de escalas que dan lugar a las unidades de medición de la temperatura. En el Sistema Internacional de Unidades la unidad de temperatura es el Kelvin (K), y la escala correspondiente es la escala Kelvin o escala absoluta, que asocia el valor cero Kelvin al “cero absoluto”. Sin embargo fuera del ámbito científico es común el uso de otras escalas. La escala más extendida es la escala Celsius, también llamada Centígrada. En menor medida, y prácticamente sólo en Estados Unidos, se emplea la escala Fahrenheit. A menudo el calor o el frío percibido por las personas tienen que ver más con la sensación térmica que con la temperatura. La sensación térmica es el resultado de la forma en la que nuestra piel percibe la temperatura de los objetos que nos rodean.

Sensores de temperatura: tipos y funcionamiento Un sensor es un objeto capaz de detectar magnitudes físicas o químicas llamadas variables de instrumentación, que pueden ser la intensidad lumínica, la temperatura, distancia, aceleración, etc. El sensor de temperatura empleado más habitualmente es el sensor termopolar. Está formado por mecanismos muy sencillos constituidos por dos materiales metálicos de diferente naturaleza unidos mediante uniones llamadas unión fría y unión caliente. El grado de temperatura que detectan estas uniones genera una diferencia de potencial estrechamente dependiente de la naturaleza de los materiales. El sensor térmico transforma esta diferencia de potencial en una señal eléctrica. Cuando se emplean sensores de temperatura en sistemas de ventilación natural, éstos miden la temperatura en el interior y en el exterior de la vivienda. La diferencia

entre ambas determina el caudal de aire que se debe introducir en el edificio. Cuando la ventilación natural no es suficiente para alcanzar unos niveles de confort aceptables durante todo el año, se precisa utilizar sistemas de acondicionamiento mecánicos. En estos casos el sensor de temperatura analiza dos niveles de temperatura o “set points”, uno por debajo de la temperatura que se requiere para calefacción (por ejemplo 21º C), y otro por encima de la temperatura que se requiere para el acondicionamiento de la vivienda en verano (por ejemplo 23ºC). A partir de ahí el sistema de ventilación define las prioridades: si la temperatura se encuentra por encima de 23ºC, en función de la diferencia de temperaturas entre el exterior y el interior, utiliza primero la ventilación natural, y si no fuera suficiente activa el sistema de climatización auxiliar. En el caso de que la temperatura baje del nivel de calefacción (22ºC), comenzará a activarse el sistema de calefacción. https://www.siberzone.es/blog-sistemas-ventilacion/que-es-un-sensor-detemperatura-y-para-que-se-utiliza/

Sensor de temperatura: tipos y normativa Los sensores temperatura son dispositivos utilizados en aplicaciones de edificación para medir la temperatura de un fluido, normalmente aire o agua. Habitualmente, se los conoce también por el nombre de sondas de temperatura. Un ejemplo típico es su uso en los sistemas de preparación de agua caliente sanitaria (ACS). Para controlar que la temperatura es adecuada en un depósito de (ACS), y que no existe peligro de proliferación de bacterias o de excesiva temperatura, se introducen una o más sondas en el depósito. A partir de la lectura de temperatura enviada por la sonda, se regula la aportación de energía al tanque, que puede ser mediante energía eléctrica, flujo de un líquido a través de un intercambiador de calor o una combinación de estos sistemas. Estas sondas, normalmente, están protegidas por vainas metálicas para resistir las condiciones de temperatura de donde se instalan o para garantizar, como en el caso de los depósitos de ACS, que no se produzca una contaminación de sustancias peligrosas para el ser humano. ¿QUÉ TIPOS DE SENSORES TEMPERATURA HAY? El principio de funcionamiento de los sensores de temperatura pueden ser de muchos tipos. Los sensores más comunes en edificación son los siguientes: 

Termopares. Funcionan mediante un principio de generación de una corriente entre dos metales diferentes unidos que tienen diferente comportamiento eléctrico en función de la temperatura. La señal generada se procesa y da lugar a una medición de temperatura. Son equipos sencillos,

baratos y con una precisión suficiente para su uso en edificación.Sin embargo, tienen una respuesta lenta. 

Termoresistencias. Están constituidas por resistencias cuya conductividad varía en función de la temperatura, lo cual genera una señal que, una vez procesada permite obtener la medición de temperatura. Su velocidad de respuesta depende de la masa de la resistencia.

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Sensores electrónicos. Funcionan mediante dispositivos electrónicos que generan una corriente o señal en función de la temperatura. Son equipos con una respuesta mucho más rápida, pero más caros.

Los sensores de temperatura miden la temperatura seca del aire, por lo tanto, si se quiere obtener una medición de la entalpía del aire, que tiene en cuenta la humedad, se debe integrar en una sonda de temperatura y humedad relativa. Estas sondas permiten determinar, con la medición de estos dos parámetros, todos los demás parámetros del aire: temperatura seca, humedad absoluta y punto de rocío. Para ello se usa un diagrama psicrométrico. Las sondas de temperatura son muy utilizadas en los sistemas de ventilación y climatización, donde juegan un papel importante. Se usan para medir las temperaturas del aire en la estancia, tanto en la extracción de aire como en la impulsión y en base a estas temperaturas, se regulan los sistemas y equipos (sistemas de suelo radiante, radiadores, fancoils o caudal de aire). El sensor de temperatura recoge la temperatura existente en el local y con base en la consigna y la medición, el sistema de regulación y control activará o regulará el caudal de aire. https://www.solerpalau.com/es-es/blog/sensor-temperatura/

TIPOS DE SENSOR DE TEMPERATURA

Sensor de temperatura termopar Los termopares consisten esencialmente en dos tiras o alambres hechos de metales diferentes y unidos en un extremo. Los cambios en la temperatura en esa junta inducen un cambio en la fuerza electromotriz (FEM) entre los otros extremos. A medida que la temperatura sube, esta FEM de salida del termopar aumenta, aunque no necesariamente en forma lineal.

Sensor de temperatura por resistencia (RTD) Los dispositivos termométricos de resistencia aprovechan el hecho de que la resistencia eléctrica de un material cambia al cambiar su temperatura. Dos tipos de sensores de temperatura clave son los dispositivos metálicos (normalmente conocidos como RTD) y los termistores. Como su nombre indica, los RTD confían en el cambio de resistencia en un metal, con la resistencia aumentando en forma más o menos lineal con la temperatura. Los termistores se basan en el cambio de resistencia en un semiconductor de cerámica; la resistencia cae en forma no lineal con el aumento en la temperatura.

Sensor de temperatura bimetálicos Los dispositivos bimetálicos aprovechan la diferencia en la tasa de dilatación térmica entre diferentes metales. Se unen entre sí tiras o dos metales. Cuando se calientan, un lado se dilatará más que el otro, y la curvatura resultante se traduce a una lectura de temperatura mediante una articulación mecánica a un apuntador. Estos dispositivos son portátiles y no requieren una fuente de alimentación, pero normalmente no son tan sensibles como los termopares o RTD y no se prestan fácilmente al registro de temperatura.

Sensor de temperatura por dilatación de fluido Los dispositivos de dilatación de fluido, cuyo ejemplo típico es el termómetro doméstico, en general vienen en dos clasificaciones principales: el tipo de mercurio y el tipo de líquido orgánico. También hay disponibles versiones que usan gas en lugar de líquido. El mercurio se considera un riesgo ambiental, así que hay regulaciones que rigen el embarque de dispositivos que lo contienen. Los sensores de dilatación de fluido no requieren energía eléctrica, no plantean riesgos de explosión y son estables incluso después de ciclos repetidos. Por otra parte, no generan datos que se registren o transmitan fácilmente, y no pueden hacer mediciones puntuales.

Sensor de temperatura por cambio de estado Los sensores de cambio de estado consisten en etiquetas, pellets o gránulos, crayones, lacas o cristales líquidos cuya apariencia cambia una vez que se alcanza cierta temperatura. Se usan por ejemplo con trampas de vapor: cuando una trampa supera una cierta temperatura, un punto blanco en una etiqueta de sensor adherida a la trampa se volverá negra. El tiempo de respuesta típicamente es de varios minutos, así que estos dispositivos con frecuencia no responden a los cambios de temperatura transitorios, y la precisión es más baja que con otros tipos de sensores. Además, el cambio en estado es irreversible, excepto en el caso de las pantallas de cristal líquido. Aún así, los sensores de cambio de estado pueden ser útiles cuando se necesita confirmación de que la temperatura en un equipo o material no ha superado un cierto nivel, por ejemplo por razones técnicas o legales durante el embarque del producto. https://es.omega.com/prodinfo/medicion-temperatura.html *** (1)

Sensores de temperatura Tipos y Aplicaciones La temperatura es un parámetro físico que se mide en unidades de grados. Es una parte fundamental de cualquier proceso para medir la temperatura exacta. Las aplicaciones típicas que requieren mediciones precisas de temperatura incluyen aplicaciones médicas, la investigación en biología, estudios eléctricos o electrónicos, la investigación de materiales y caracterización térmica de los productos eléctricos. Un dispositivo que se utiliza para medir la cantidad de energía térmica que nos permiten detectar un cambio físico en la temperatura, produciendo ya sea una salida digital o analógico es conocido como un sensor de temperatura. Tipos físicos básicos de los sensores de temperatura En general, hay dos métodos de detección: 1. Contacto Sensores de temperatura de contacto están en contacto físico con el objeto o sustancia. Pueden ser utilizados para medir la temperatura de los sólidos, líquidos o gases.

2. Sin contacto Sensores de temperatura sin contacto que detectan la temperatura mediante la interceptación de una parte de la energía infrarroja emitida del objeto o sustancia, y sintiendo su intensidad. Pueden ser utilizados para medir la temperatura de sólo sólidos y líquidos. No es posible utilizarlos en los gases debido a su naturaleza transparente.

Se encargan de medir la radiación térmica emitida por una fuente de calor para determinar su temperatura. Mide la temperatura a distancia y a menudo se utilizan en entornos peligrosos. Tipos de Sensores de Temperatura Hay muchos tipos diferentes de sensores de temperatura disponibles, que varían desde la simple activación/desactivación de dispositivos termostáticos que controlan un sistema de agua caliente sanitaria a los tipos de semiconductores altamente sensibles que pueden controlar las plantas de control de procesos complejos. Los dos tipos básicos de contacto y sensores de temperatura sin contacto se clasifican en resistencia, voltaje y sensores electromecánicos. Los tres sensores de temperatura más comúnmente utilizados incluyen: 1. Termistores, 2. Detectores de temperatura de resistencia (RTD), y 3. Los termopares. Estos sensores de temperatura se diferencian entre sí en términos de parámetros de funcionamiento. Para aplicaciones moderadas rango de temperatura, sensores de estado sólido están también disponibles que proporcionan la ventaja de interfaz sencilla y una función de acondicionamiento de señal.

Termistor El Termistor es una resistencia sensible a la temperatura que cambia su resistencia física con el cambio en la temperatura. Generalmente, los termistores están hechos de material semiconductor de cerámica, tales como cobalto, manganeso o níquel óxidos recubiertos en vidrio. Se forma en pequeños discos herméticamente cerrados prensados que dan una respuesta relativamente rápida a los cambios de temperatura.

NTC Tipo de termistor (Epcos) Debido a las propiedades de los materiales semiconductores, los termistores tienen un coeficiente de temperatura negativo (NTC), es decir, la resistencia disminuye con el aumento de la temperatura. Sin embargo, también hay termistores disponibles con coeficiente de temperatura positivo (PTC), su resistencia aumenta con el aumento de la temperatura. Gráfico de NTC termistor con la resistencia como una función de la temperatura (Thermodisc) Ventajas de Termistores 1. Mejor velocidad de respuesta a cambios en la temperatura, precisión y repetibilidad. 2. Más barato en comparación con los RTD 3. Mayor resistencia en el rango de 2.000 a 10.000 ohmios 4. Sensibilidad mucho mayor (~ 200 Ω/°C) dentro de un rango limitado de temperatura de hasta 300 °C Resistencia vs temperatura

Para un valor de la resistencia, la temperatura se encuentra por la siguiente ecuación: donde A, B, C son constantes de la fórmula, R es la resistencia en ohmios y T es la temperatura en grados Kelvin. En las hojas de datos de termistor NTC, A, B y C son constantes que da generalmente y se puede calcular fácilmente la temperatura de una resistencia medida o viceversa. Si no se proporcionan esas constantes, puede utilizar las tres muestras de la tabla de resistencia-temperatura y calcular estos valores. ¿Cómo utilizar un termistor? Los termistores son clasificados por su valor de resistencia a la temperatura ambiente (25 °C), la constante de tiempo, y la potencia nominal. El termistor es un dispositivo de resistencia pasiva, por lo tanto, se requiere corriente para producir una tensión de salida. Generalmente, están conectados en serie con una resistencia de polarización adecuada formando una red de divisor

de

potencial.

Ejemplo: Considere un termistor con un valor de resistencia de 2.2KΩ a 25 °C y 50O a 80 °C. El termistor está conectado en serie con una resistencia de 1 kΩ a través de una fuente de alimentación de 5V. Por lo tanto, su voltaje de salida se puede calcular de la siguiente manera: A 25 °C, R NTC=2200OΩ; A 80 °C, R NTC = 50OΩ Al reemplazar el valor del resistor fijo con un potenciómetro, se puede obtener una salida de tensión a una temperatura predeterminada.

Sin embargo, es importante señalar que los valores de resistencia estándar son diferentes a temperatura ambiente durante diferentes termistores ya que son nolineal. El termistor tiene un cambio exponencial con la temperatura; por lo tanto, tiene una constante de temperatura beta (ß) que se utiliza para calcular su resistencia para una temperatura dada. Sin embargo, en una red de divisor de tensión, la corriente obtenida de la tensión aplicada es lineal con la temperatura, por lo tanto el voltaje de salida a través de la resistencia y la temperatura se relaciona linealmente. Detectores de temperatura resistivos Detectores de temperatura resistivos (RTD) son sensores de temperatura de resistencia eléctrica hechos de películas o bobinas de metal, tal como platino cuya resistencia eléctrica es una función de la temperatura. Detector de temperatura resistivo (RTD) Los RTDs tienen coeficientes de temperatura positivo (PTC) y, a diferencia de los termistores, proporcionan mediciones precisas de temperatura, ya que tienen salida lineal. Sin embargo, tienen baja sensibilidad para producir un cambio de salida pequeña, por ejemplo 1O/°C durante un cambio en la temperatura. Pt100 es el sensor más comúnmente disponible con un valor de resistencia estándar de 1000 a 0 °C. La principal desventaja es su alto costo. Ventajas de los RTD 1. 2. 3.

Amplio rango de temperatura desde -200 hasta 650 °C Proporciona un alto rendimiento para una caída de corriente Más lineal en comparación con los termopares y termistores

Cómo utilizar los RTD Los RTD son dispositivos de resistencia pasivas como los termistores y la corriente pasa a través del sensor para obtener una tensión de salida que está relacionada linealmente con la temperatura. Sin embargo, puede producirse un error en la lectura debido a la variación de la resistencia causada por el calentamiento propio de la corriente que fluye a través de los cables resistivos. Para superar este problema, el RTD está conectado en una red de puente resistivo con cables de conexión adicionales para la compensación de los cables y/o adición de una fuente de corriente constante.

Termopares

Los sensores de temperatura más utilizados son los termopares por ser exactos, operan en un amplio rango de temperaturas entre menos de -200 °C a más de 2000 °C, y son relativamente baratos. Un termopar con cable y enchufe Construcción y Trabajo El Termopar se crea con dos metales diferentes que se sueldan entre sí produciendo una pequeña diferencia de potencial (mV) como una función de la temperatura. Una de unión se mantiene a una temperatura constante llamada la referencia (fría) de unión, mientras que el otro es el de medición (caliente) de unión. Con la diferencia de temperatura entre las dos uniones, una tensión se desarrolla a través de la unión que se utiliza para medir la temperatura. La diferencia de tensión entre las dos uniones se llama el efecto Seebeck. Construcción de un termopar Si ambas uniones están a la misma temperatura, el diferente potencial a través de las uniones es igual a cero, es decir, V1 = V2 . Sin embargo, cuando las uniones son conectadas a diferentes temperaturas en un circuito, la tensión de salida es relativa a la diferencia de temperatura entre los dos enlaces, es decir, V1 - V2. Tipos de termopares Los termopares están disponibles en diferentes rangos de temperatura y los materiales; Por lo tanto, hay diferentes tipos de termopares disponibles para aplicaciones específicas establecidas por las normas internacionales. Tipo J y K son los termopares más utilizados. Ventajas de un termopar 1. Rangos de alta temperatura 2. Resistente y soportar golpes y vibraciones 3. Proporciona una respuesta inmediata a los cambios de temperatura ¿Cómo utilizar un termopar? El Termopar produce una tensión de salida de unos pocos voltios por unos milisegundos para un cambio de temperatura de 10 °C. Por lo tanto, se requiere amplificar el voltaje de salida.

Es necesario seleccionar cuidadosamente un amplificador para obtener una buena estabilidad de deriva para la prevención de la recalibración del termopar. Esto hace que se utilice un amplificador operacional preferible para la mayoría de aplicaciones. http://www.electronica2000.com/temas/sensores-temperatura.htm *** (2)

Tipos de sensores La temperatura es la medida física más utilizada por los ingenieros y científicos en el mundo, y puede ser medida por una gran diversidad de sensores. Todos ellos toman la temperatura detectando algún cambio en una propiedad física. Los tipos de sensores para temperatura más utilizados son: Termopares - son los más utilizados en los dispositivos de medición de temperatura. Al estar conectados en pares, son simples y eficientes que dan salida a un voltaje DC muy pequeño proporcional a la diferencia de temperaturas entre dos juntas en un circuito termoeléctrico cerrado. RTD – Miden la temperatura mediante la correlación de la resistencia del elemento del RTD con la temperatura. La mayoría de los RTD consiste en un pedazo de alambre enrollado bien envuelto con un núcleo de cerámica o vidrio alrededor. Los RTD son inmunes al ruido eléctrico y adecuado para medir la temperatura en ambientes industriales, por ejemplo, alrededor de motores, generadores y equipos de alta tensión. Termistores – Usan electrodos internos que detectan el calor y lo miden a través de impulsos eléctricos. Dicho de otras palabras un termistor es un resistor sensible a la temperatura. Existen dos tipos: 

Termistores NTC - Un termistor NTC debe elegirse cuando es necesario un cambio continuo de la resistencia en una amplia gama de temperaturas. Ofrecen estabilidad mecánica, térmica y eléctrica, junto con un alto grado de sensibilidad.



Termistores PTC - deben elegirse cuando se requiere un cambio drástico en la resistencia a una temperatura específica o nivel de corriente.

Infrarrojo - Los sensores de temperatura infrarrojos o sondas de temperatura por infrarrojos, son sensores para medida de temperatura sin contacto. Esto permite realizar medidas de temperatura con alta precisión para rangos amplios de temperatura. http://www.logicbus.com.mx/sensores-temperatura.php *** (3)

¿Cuáles son los tipos de sensores de temperatura? Tipos de sensores para temperatura Un sensor es un instrumento que es capaz de detectar variaciones o cambios físicos en su entorno, tales como temperatura, luz, presión, flujo, humedad, por mencionar algunos, y estas son transformadas a señales eléctricas, las cuales son utilizadas en procedimiento de instrumentación. En esta ocasión hablaremos sobre los sensores de temperatura que como ya se mencionó anteriormente estos, detectan los cambios de temperatura, el cómo transforman la señal, depende del tipo de sensor, el cual puede ser termistor, RTD o Termopar. Termistor Los termistores son piezas compuestas por materiales semiconductores, los cuales permiten que la resistencia de estas cambie a medida que la temperatura aumenta, es decir entre más temperatura la resistencia aumenta o disminuye según sea el tipo de termistor. Estos se dividen en: Termistor NTC: Estos son fabricados a partir del óxido de metales tales como, manganeso, cobalto, cobre y níquel, estos pueden operar en un amplio rango, su funcionamiento primario se basa en la reducción de la resistencia a medida que la temperatura aumenta. Termistor PTC: Fabricados de titanio de bario, la aplicación de estos es requerida cuando se desea un cambio drástico en la resistencia, en base a la temperatura a censar, y a diferencia del tipo NTC la resistencia aumenta con la temperatura.

RTD Por sus siglas en inglés “Resistive Temperature Detector”, tiene un principio físico que se basa en la resistividad de los metales es decir, que al calentarse un metal se genera una mayor agitación térmica, el cual dispersa los electrones y reduce su velocidad lo cual provoca el aumento de la resistencia del metal mismo, en pocas palabras a mayor temperatura, mayor agitación y mayor resistencia.

A diferencia de un termistor, en el sensor RTD, su señal de salida es un poco más lineal y precisa, lo que hace a estos sensores más apropiados para aplicaciones en las cuales la exactitud es importante. La relación para su funcionamiento es:

Los rangos de operación de los RTD varían dependiendo de sus materiales.

Termopar Principalmente constituido por dos hilos metálicos de diferentes materiales, unido en un extremo llamado junta de medición (o junta caliente), el otro extremo que se encuentra separado se le denomina junta fría. El termopar genera un diferencial de tensión que depende de la diferencia de temperatura existente entre la junta caliente y la junta fría.

https://aqsindustrial.com.mx/2017/03/30/sensores-temperatura/ *** (4)

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6.6 Termistores

Los termistores son semiconductores electrónicos con un coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor elevado, por lo que presentan unas variaciones rápidas, y extremadamente grandes, para los cambios, relativamente pequeños, en la temperatura. Los termistores se fabrican con óxidos de níquel, manganeso, hierro, cobalto, cobre, magnesio, titanio y otros metales, y estánencapsulados en sondas y en discos. Los termistores también se denominan NTC (Negative Temperature Coeficient coeficiente de temperatura negativo) existiendo casos especiales de coeficiente positivo cuando su resistencia aumenta con la temperatura (PTC - Positive Temperature Coeficient).