Que són y como funcionan las termocuplas - arian.cl

1 Nota T cnica 2, rev. b, 1 tipos determocuplasUsos t picos en laindustriaLas termocuplas s n el sensor de temperatura m s com n utilizadoindustri termocupla se hace con d s alambres de distinto material unidosen un extremo (soldados gener lmente). Al aplicar temperatura en launi n de los metales se genera un voltaje muy peque o (efectoSeebeck) del orden de los milivolts el cual aumenta con ejemplo, una termocupla "tipo J" est hecha con un alambre dehierro y otro de constant n (aleaci n de cobre y nickel)Al colocar la uni n de estos metales a 750 C, debe aparecer en losextremos ( Fe )42,2 mV+Uni n a 750 CConstantan (cobre - nickel)- Norm lmente las termocuplas industriales se consiguen encapsuladasdentro de un tubo de acero inoxidable otro material (vaina)

2 , en unextremo est la uni n y en el otro el terminal el ctrico de los cables,protejido adentro de una caja redonda de aluminio ( cabezal ).Existen una infinidad de tipos de termocuplas , en la tabla aparecenalgunas de las m s comunes, pero casi el 90% de las termocuplasutilizadas s n del tipo J del tipo termocuplas tipo J se usan princip lmente en la industria delpl stico, goma (extrusi n e inyecci n ) y fundici n de metales abajas temperaturas (Zamac, Aluminio).Que es unatermocupla ?? Que s n y como funcionan las termocuplas ?

3 Control & Instrumentaci nNota T cnica 2, rev. b, 2La dependencia entre el voltaje entregado por la termocupla y latemperatura no es lineal ( no es una recta ) , es deber del intrumentoelectr nico destinado a mostrar la lectura, efectuar la linealizaci n,es decir tomar el voltaje y conociendo el tipo de termocupla, ver entablas internas a que temperatura corresponde este mV25 mV500 C1000 C1500 CLa termocupla K se usa t picamente en fundici n y hornos atemperaturas menores de 1300 C, por ejemplo fundici n de cobre yhornos de tratamientos t termocuplas R, S, B se usan casi exclus vamente en la industriasider rgica (fundici n de acero)

4 Fin lmente las tipo T eran usadas hace alg n tiempo en la industriade alimentos, pero h n sido desplazadas en esta aplicaci n por losPt100 (ver la nota t cnica 4).Linealizaci nTcCable +Cable -RangoVoltsAleaci nAleaci n(Min, Max)Max CmVJHierrocobre/nickel(-180, 750) Nickel/alumnio(-180, 1372) (-250, 400) Platino 100% Platino(0, 1767) RhodioS90% Platino 100% Platino(0, 1767) RhodioB70% Platino 94% Platino(0, 1820) Rhodio 6% RhodioNota T cnica 2, rev. b, 3El principal inconveniente de las termocuplas es su necesidad de"compensaci n de cero". Esto se debe a que en alg n punto, habr que empalmar los cables de la termocupla con un conductor normalde ese punto se producir n d s nuevas termocuplas con el cobrecomo metal para ambas, generando cada una un voltaje prorcional ala temperatura de ambiente ( Ta ) en el punto del AMetal BV = V ( T ) - V ( Ta )Ant guamente se solucionaba este problema colocando los empalmesen un ba o de hielo a cero grados para que generen cero voltaje (Ta= 0 y luego V(Ta) = 0 ).

5 Actu lmente todos los instrumentos modernos miden la temperaturaen ese punto (mediante un sensor de temperatura adicional ) y lasuman para crear la compensaci n y obtener as la temperatura punto de empalme (llamado "uni n juntura de referencia") essiempre en el conector a la entrada del instrumento pues ah est elsensor de temperatura. De modo que es necesario llegar con el cablede la termocupla hasta el mismo termocupla, hecha de metal A y metal B est sometida a una temperatura T. En los extremos de la termocuplase coloca un volt metro con puntas de prueba de cobre a temperatura de ambiente el circuito se encuentra el voltaje V que marca el volt metro:V=V cu,a(Ta) + Va,b(T) + Vb,cu(Ta)V=[ Vb,cu(Ta) + V cu,a(Ta) ] +Va,b(T)V=Vb,a(Ta) + Va,b(T)V=Va,b(T) - Va,b(Ta)El voltaje que nos interesa saber para conocer el valor de la temperatura T es Va,b(T) , este se consiguedespejandolo:Va,b(T)=V+Va,b(Ta)L uego conociendo Ta se busca en la tabla de la termocupla el valor de Va,b(Ta) y se suma a V medido en elvolt metro con lo que se obtiene Va,b(T).

6 Ahora con este valor se busca en la tabla el valor de instrumentos para TC miden Ta en su conector y suman esta cantidad Va,b(Ta) autom ticamente para hacerla compensaci n de cero."Compensaci n decero"Nota T cnica 2, rev. b, 4 Cuando el instrumento est muy retirado del lugar de medici n, nosiempre es posible llegar con el mismo cable de la termocupla alinstrumento. Esto ocurre especi lmente cuando se est n usandotermocuplas R, S B hechas con aleaci n de platino de muy soluci n de este problema es usar los llamados "cablescompensados" para hacer la extensi n del cable.

7 Estos exhiben elmismo coeficiente de Seebeck de la termocupla (pero hechos de otromaterial de menor precio ) y por lo tanto no generan termocuplaspar sitas en el cables compensados tienen una polaridad de conexi n (+) y (-)que al conectarse con la termocupla se debe error t pico, es conectar al rev s el cable en la termocupla y enel instrumento, de esta forma se genera un error en la lectura delorden de la temperatura de ambiente en el el caso particular de las lanzas usadas en la fundici n de aceros,la termocupla se conecta en la punta con un cable compensadoforrado en asbesto, que va por dentro de la lanza hasta el lado delmango.

8 Ah se empalma con otro cable compensado conrevestimiento de goma m s flexible que llega hasta la entrada important simo que estos d s cables compensados sean para eltipo de termoculpla que se est usando y adem s est n conectadoscon la polariadad correcta ( + ) con ( + ) y ( - ) con ( - ). De otraforma ser imposible obtener una medici n sin se debe consultar al proveedor fabricante del cablecompensado por los colores que identifican los cables (+) y (-), pueslas normas de estos colores varian con el tipo de termocupla y pa sde procedencia del verificar que un instrumento de termocupla funcionacorrectamente, es conveniente hacer un corto puente en la entradade modo que V = 0, entonces el instrumento deber marcar latemperatura de ambiente Ta que hay en el conector trasero donde sehizo el compensadoPara verificar elfuncionamiento deun T cnica 2, rev.

9 B, 5 Una Tc tipo J est hecha con un alambre de hierro y otro deconstant n. El alambre de hierro se puede reconocer con un im n,adem s el hierro es gris opaco aunque algunas veces estos alambrese recubren con un delgada capa de cobre para evitar oxidaci n. Elconstant n (cobre-nickel) es tambien magn tico pero muy l vemente,se reconoce mejor porque es plateado termocuplas K est n hechas con cromel (cromo - aluminio) yalumel (aluminio -nickel) ambos de color plateado brillante pero elalumel es l vemente magn tico por su contenido de Medir con el volt metro el voltaje que entrega la termocupla porej Medir la temperatura de ambiente Ta (temperatura del contacto delas puntas del volt metro con los cables de la termocupla).

10 Ver enuna tabla de termocuplas que voltaje corresponde a la por ej Vab(Ta).3- Hacer la suma de los 2 volates obtenidos Vab(T) = V + Vab(Ta)y ver en la tabla a que temperatura ser la temperatura real a la que est sometida la ejemplo:Se mide en una termocupla J un voltaje de la temperatura de ambiente en los contactos es 25 C, entonces enla tabla esto corresponde a Vab(T) = + = , esto seg n al tablacorresponde a 224 C1- Medir con el volt metro el voltaje que entrega la Ahora ver en una tabla de termocuplas a que temperaturacorresponde el Sumarle a esta temperatura encontrada en la tabla, la temperaturade ambiente (temperatura del contacto de las puntas del volt metrocon los cables de la termocupla)