Lección 4: Termopares.

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1 Lección 4: Termopares

2 TERMOPARES Basados en el efecto Seebeck : Coef. de Seebeck
Metal A T T+T Metal B UAB : Coef. de Seebeck T: Temperatura Linealidad no muy elevada Tensiones de salida de mV Sensibilidad de algunos V/ºC

3 TERMOPARES Tipo Composición (+/-) Margen de medida
Sensibilidad (a 25ºC) J Fe-Constantán 0 a 760ºC 51,7 V/ºC K Cromel-Alumel -184 a 1260ºC 40,6 V/ºC T Cu-Constantán -184 a 400ºC 40,6 V/ºC E Cromel-Constantán 0 a 982ºC 60,9 V/ºC R 13%Pt 87%Rh - Pt 0 a 1593ºC 6 V/ºC S 10%Pt 90%Rh - Pt 0 a 1538ºC 6 V/ºC B 6%Pt 94%Rh-30%Pt 70%Rh 800 a 1800ºC 1 V/ºC (a 100ºC) C 5%W 95%Re-26%W 74%Re 0 a 2300ºC 18 V/ºC (a 1000ºC) Constantán: 55%Cu 45%Ni Cromel: 90%Ni 10%Cr Alumel: 95%Al 5%Ni

4 TERMOPARES J Tipo Aplicabilidad K N T R,S B
Atmósferas Inertes y reductoras. En atmosferas oxidante se reduce la vida, se oxida a 538º. No es adecuado para bajas temperaturas, por debajo de 0º. K Utilizado por ecima de 538º. El cromo se oxida (en presencia de oxigeno) (importantes derivas en el margen de 816 º a 1038º) N Se utiliza donde el termopar K tiene problemas de oxidación. T Apropiado para atmósferas oxidantes, inertes y reductoras. R,S Altas temperaturas. R (uso industrial), S (laboratorio) Debe protegerse con tubos no metálicos y aislantes cerámicos. Tiende a descalibrarse ya que se funde el rodio y se volatiliza. B Similar a los R y S con límite de temperatura superior y menos fragil.

5 TERMOPARES T1 T2 UAB T2 T1 UAB T3 T1 T2 T1 UAB T2 UAB T1
Ley del circuito homogéneo: En un circuito de un único metal homogéneo no puede sostenerse la circulación de una corriente por la aplicación exclusiva de calor Metal A (T3) T1 T2 T3 y T4 no influyen en UAB Metal B (T4) UAB Ley de los metales intermedios: Si en un circuito de varios conductores la temperatura es uniforme desde un punto de unión A a otro B, la suma algebraica de todas la f.e.m. es la misma que si se ponen en contacto directo A y B Metal A T2 T1 UAB Metal B Metal C T3 T1 T2 T1 UAB Metal B Metal A Metal A Metal C T2 UAB T1 Metal B Metal B Ley de las temperaturas sucesivas: Si dos metales producen una f.e.m E1 cuando las uniones están a T1 y T2, y una f.e.m. E2 cuando están a T2 y T3, la f.e.m. será E1+E2 cuando estén a T1 y T3

6 TERMOPARES Encapsulado Expuesto A masa

7 Tablas de calibración å T = a × v Funciones polinómicas Ejemplo:
Tipo K 0/1370ºC ±0,7ºC 8 å a0: 0, a1: 24152,109 a2: 67233,425 a3: ,7 a4: a5: 4,83506E+10 a6: -1,18452E+12 a7: 1,38690E+13 a8: -6,33708E+13 T = a × v i i i = T: Temperatura v: Tensión

8 TERMOPARES Ejemplo 1 Cu Cu Cu T1 T1 U2 U1 Cu Cu Temp. referencia Cu U2
Uniones atornilladas ¡¡nunca soldadas¡¡ Cu Cu Cu T1 T1 U2 U1 Cu Cu Constantán Constantán Equipo medida Temp. referencia Termopar T Cu Compensación de la unión fría U2 U1 T1 Constantán Cu Hielo fundente

9 TERMOPARES Ejemplo 2 U = U ( Fe / Const .) - U ( Fe / Const .) U3 Cu
Constantán Constantán Equipo medida Termopar J Temp. referencia T0 U=U3+U1-U2=U(Cu/Fe)T0+U(Fe/Const)T1-U(Cu/Const)T0 Cu Fe Ley de los termopares intermedios T1 U1 U = U ( Fe / Const .) - U ( Fe / Const .) Cu T T 1 Hielo fundente Constantán

10 TERMOPARES Compensación hardware U3 Cu Fe Cu Fe U T1 Uc T1 U1 U2 Cu Cu
Const. Constantán Circuito de compensación Temp. ambiente Temp. ambiente Ta U = U ( Fe / Const ) - U ( Fe / Const ) + U T T c 1 a Ley de las temperaturas sucesivas ] ( ) U = U ( Fe / Const ) - U ( Fe / Const ) - [ U ( Fe / Const ) - U Fe / Const . + U T T T T c 1 a Conocido de la tablas de calibración El diseño se realiza para que: U = ( ) - ( ) c U Fe / Const U Fe / Const T T a Se suelen emplear NTCs