SENSORES DE TEMPERATURA

TABLA DE CONTENIDO.

INTRODUCCIÓN 6

1. OBJETIVOS. 7

2. GENERALIDADES 8

3. TERMOSTATOS 9

3.1. TIPOS DE TERMOSTATOS 9

3.2. APLICACIONES. 10

3.2.1. Termostatos en la industria 10

3.2.2. Termostatos en el hogar 11

4. RESISTENCIAS DETECTORAS DE TEMPERATURA (RTD) 12

4.1. CARACTERÍSTICAS QUE DEBEN POSEER LOS MATERIALES QUE FORMAN EL CONDUCTOR DE LA RESISTENCIA. 15

4.2. MATERIALES USADOS NORMALMENTE EN LAS SONDAS 15

4.2.1. Platino. 15

4.2.2. Níquel. 16

4.2.3. Cobre. 17

4.3. APLICACIONES. 17

5. TERMISTORES 19

6. TERMOCUPLAS. 20

7. PIROMETROS DE RADIACIÓN. 22

7.1. TEORÍA DE LOS PIRÓMETROS. 22

7.2. TIPOS DE PIRÓMETROS. 25

7.2.1. Pirómetros ópticos. 25

7.2.2. Pirómetros de Radiación 27

7.3. APLICACIONES. 29

8. SENSORES DE TEMPERATURA DE SILICIO. 31

9. CONCLUSIONES 33

10. BIBLIOGRAFIA 34

TABLA DE FIGURAS.

Figura N 1.Termómetro bimetálico. 8

Figura N 2. Termorresistencia. 8

Figura N 3. Termoeléctricos. 9

Figura N 4. Monolítico. 9

Figura N 5. Piroeléctrico. 9

Figura N 6. Termostatos 10

Figura N 7. Termostatos bimetálicos para altas temperaturas 11

Figura N 8. Termostato bimetálico de seguridad con reinicio manual 11

Figura N 9. Termostato bimetálico de control automático. 11

Figura N 10. Termostato de gas integrado. 12

Figura N 11. Termostato electrónico on/off 13

Figura N 12. Termostato de parafina para radiadores de carros 14

Figura N 13. Termostato de gas con ajuste de temperatura. 14

Figura N 14. Símbolo de resistencias detectoras de temperatura.. 15

Figura N 15. Elementos sensores de resistencias detectoras de temperatura (RTD). Los mostrados en la fotografía están hechos de película de platino. 16

Figura N 16. Sonda termométrica de platino. 19

Figura N 17. Termómetro de resistencia de níquel 19

Figura N 18. Termistores. 23

Figura N 19. Características normalizadas de termocuplas comunes. 24

Figura N 20. Espectro de radiación electromagnética. 26

Figura N 21. Pirómetro de Radiación en la industria 28

Figura N 22. Diagrama Esquemático de un pirómetro óptico. 29

Figura N 23. Apariencia del filamento. 30

Figura N 24. Esquema simplificado de un pirómetro de radiación. 31

Figura N 25. Pirómetros digitales de fibra óptica. 33

Figura N 26. Transductor de temperatura de silicio representativo. El dispositivo mostrado (LM56), detecta temperaturas entre -55°C y +150°C y ofrece una salida On-Off. 34

Figura N 27. Circuito de control de temperatura con sensor de salida por comparador LM56. 35

INTRODUCCIÓN.

Conocer la temperatura de un cuerpo o un sistema ha sido importante en muchos ámbitos de la sociedad a través del tiempo, desde aplicaciones industriales hasta el cuidado de la salud humana, además es un factor muy importante a la hora de tomar decisiones de riesgo o de estabilidad en un proceso o incluso una vida humana.

A medida de que la temperatura de un cuerpo aumenta se vuelve más difícil medirla, ya sea por medios convencionales como los termómetros de mercurio o con sistemas eléctricos como las resistencias detectores de temperatura (RTD's) termistores o termopares. Los problemas asociados con la medición de temperatura elevada por métodos convencionales, motivó los primeros descubrimientos sobre pirómetros. Los pirómetros son dispositivos que miden la temperatura a través de la energía irradiada por el cuerpo.

1. OBJETIVOS.

• Conocer el uso de los sensores de temperatura para la calidad de productos en procesos industriales.

• Identificar los tipos de sensores electrónicos de temperatura que se utilizan en los diferentes procesos industriales.

2. GENERALIDADES.

En muchos procesos industriales es necesario manejar el control de la temperatura para poder producir resultados de calidad. Los sensores de temperatura son dispositivos que transforman los cambios de temperatura, en cambios de señales eléctricas que son procesados por un equipo eléctrico o electrónico. Existen instrumentos para la medición precisa de la temperatura, los cuales reflejan una indicación visual o una señal mecánica o eléctrica. Los principales tipos de sensores electrónicos de temperatura son los bimetálicos, termorresistivos, termoeléctricos, monolíticos o de silicio y piroeléctricos.

• BIMETALICOS: Conocidos como termostatos, son interruptores que producen una salida del tipo ¨todo o nada¨ que cambian de un estado a otro cuando se alcanza un determinado valor de temperatura.

Figura N 1.Termómetro bimetálico.

• TERMORRESISTIVOS: También denominados termorresistencias, son dispositivos cuya resistencia cambia a medida que lo hace la temperatura. Los más conocidos son los RTD, basados en materiales metálicos como el platino y el níquel, y los termistores, basados en óxidos metálicos semiconductores.

Figura N 2. Termorresistencia.

• TERMOELÉCTRICOS: conocidos como termocuplas o termopares, son dispositivos que producen un voltaje proporcional a la diferencia de temperatura entre el punto de unión de dos alambres metálicos disímiles (unión caliente) y cualquiera de los extremos libres (unión fría). Este fenómeno se denomina efecto Seebeck.

Figura N 3. Termoeléctricos.

• MONOLÍTICOS O DE SILICIO: basados en las propiedades térmicas de las uniones semiconductoras (PN), particularmente la dependencia de la tensión base emisor (VBE) de los transistores bipolares con la temperatura cuando la corriente de colector es constante.

Figura N 4. Monolítico.

• PIROELÉCTRICOS: También denominados termómetros de radiación, son dispositivos que miden indirectamente la temperatura a partir de la medición de la radiación térmica infrarroja que emiten los cuerpos calientes.

Figura N 5. Piroeléctrico.

3. TERMOSTATOS.

El termostato es un dispositivo que cuenta con un sistema simple para

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