ALCANCE
Este manual de uso y mantenimiento aplica a los termómetros
de lectura directa, entendiendo como termómetros de
lectura directa, los de columna de mercurio (o de alcohol),
los digitales o analógicos con sondas y los de expansión
o bimetálicos.
REFERENCIAS
Cuando mediante la aplicación del presente manual surjan
dudas sobre como proceder durante el empleo, mantenimiento,
etc, de los equipos señalados en el alcance, podrá
complementarse este documento con las recomendaciones indicadas
en los catálogos de los fabricantes.
PRINCIPIO
Termómetros de columna
Un termómetro de columna consiste básicamente
en un tubo de vidrio con un capilar terminado en un bulbo
en su interior, donde se almacena mercurio o alcohol teñido,
según el tipo de termómetro. Cuando se aplica
calor, el líquido interior se dilata y sube por el
capilar, hasta que la aplicación de calor cesa o
se estabiliza. Sobre el tubo de vidrio se gradúa
una escala termométrica y la lectura de temperatura
se obtiene según la altura que haya alcanzado el
mercurio del interior en su expansión. Cuando cesa
la aplicación de calor la temperatura ira disminuyendo,
lo que hará que el mercurio se contraiga y regrese
a su estado inicial, según vaya disminuyendo la temperatura.
Dentro del grupo de los termómetros de columna, podemos
incluir los de contacto, que en esencia son termómetros
de mercurio; disponen de un hilo conductor a través
del capilar que se puede ajustar a la temperatura requerida,
a la cual, debido a la expansión del mercurio hará
contacto con el conductor y cerrará un circuito eléctrico
que hará desconectar el dispositivo calentador. Se
puede mantener así una temperatura determinada. Se
utilizan para regular la temperatura de estufas, baños,
etc.
Termómetros bimetálicos
Los termómetros bimetálicos se fundan en el
distinto coeficiente de dilatación de dos metales.
El órgano sensible consiste en dos láminas,
una de ellas de un metal de un coeficiente de dilatación
relativamente elevado, y la otra de otro metal con un coeficiente
de dilatación mucho menor. Cuando una porción
del bimetal es calentado, la mayor dilatación del
lado de alta dilación contra el pequeño cambio
del lado de baja dilatación, origina la flexión
del metal. Si una tira bimetálica se arrolla en espiral
y se sujeta por un extremo, la torsión del bimetal
origina la rotación del otro extremo. Esta flexión
angular se utiliza, fijándole una aguja y junto con
una escala graduada, para obtener un termómetro bimetálico.
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Termómetros de bulbo
Los termómetros de bulbo consisten esencialmente
en un bulbo conectado por un tubo capilar a una espiral,
que es un tubo de Bourbon múltiple. Cuando la temperatura
del bulbo cambia, el gas o el líquido en el bulbo
se expande y, por el hecho de que el volumen es prácticamente
constante, la presión interior aumenta y la espiral
tiende a desenrollarse, moviendo la aguja sobre la escala
para indicar la elevación de la temperatura en el
bulbo.
Hay cuatro clases de estos tipos de termómetros:
los termómetros actuados por líquido, los
actuados por vapor, los actuados por gas y los actuados
por líquido con compensación completa.
Termómetros con sonda
Los Termómetros con sonda se componen del dispositivo
indicador que puede ser digital o analógico, de aguja
o plumilla registradora y de la sonda que se introducirá
en el medio a medir la temperatura
La sonda es el elemento que, prácticamente realiza
la medida de temperatura, ya que, el indicador recibe una
señal eléctrica, milivoltios u ohmios, y la
expresa en unidades de temperatura (ºC, ºF), bien
mediante dígitos, una aguja sobre una escala graduada,
o mediante una plumilla sobre un papel continuo graduado.
Los diferentes tipos de sondas que se utilizan son termopares,
termorresistencias y termistores.
Termopares
El termopar es un transductor que se sirve del llamado "efecto
termoeléctrico" o "efecto Seebeck"
que consiste en que, cuando dos conductores metálicos
de distinta naturaleza se sueldan en un punto y este punto
se calienta (o enfría) aparece una fuerza electromotriz
en los extremos del par de hilos. Si el par termoeléctrico
se suelda en el otro extremo, se comporta como un generador
de corriente continua, con lo que este efecto puede detectarse
con el empleo de un milivoltímetro. Hay varios tipos
de termopares dependiendo de los materiales empleados en
su construcción. Así tenemos los de tipo K,
tipo J, tipo N, tipo S. Dependiendo de los materiales empleados
varían los rangos del temperaturas de utilización:
-180 ºC a 300 ºC para el T, >500 ºC para
el K, etc.
Termoresistencias
Las termoresistencias, también llamadas RTD, consisten
en un hilo metálico de sección pequeña
y gran longitud, enrollado sobre un soporte, o extendido
sobre una lámina, generalmente de poliamida. La medida
de temperatura mediante RTD se basa en la propiedad que
poseen todos los conductores de variar su resistencia eléctrica
en función de la temperatura.
Están constituidos de metales puros y los más
utilizados son el níquel y el platino, siendo esta
última la que posee mejores características:
menor incertidumbre y no requiere calibraciones frecuentes;
su rango de utilización va desde -220 ºC hasta
850 ºC, mientras que el del níquel llega hasta
los 358 ºC.
El tipo de RTD más utilizado es la PT-100, que es
el platino y tiene una resistencia de 100 Ω
a 0 ºC.
Para los hilos de conexión al dispositivo indicador
se utiliza cable ordinario de cobre. La influencia de los
cables de conexión es muy importante, en especial
cuando la distancia entre en sensor y el elemento de medida
es grande, para evitar esto se utilizan con montajes especiales
como pueden ser el montaje simple a dos hilos (si no se
requiere gran precisión), a tres hilos y a cuatro
hilos (para aplicaciones de precisiones elevadas), en el
que se anula la resistencia de la línea de conexión.
Termistores
Los termistores son dispositivos constituidos a partir de
materiales semiconductores, en los que su conductividad
varía con la temperatura.
Hay dos tipos básicos de termistores, los NTC en
los que su conductividad aumenta con la temperatura y los
PTC con coeficiente de temperatura positivo. Los más
utilizados son los NTC ya que su respuesta es más
lineal que la de los PTC. Tienen muy alta sensibilidad,
mayor que las de los termopares y termorresistencias, lo
que los hace unos excelentes transductores de alta precisión
y resolución.
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