驴Medici贸n de temperatura? – Preguntas sobre la temperatura y sus respuestas.

Cuando hablamos de medici贸n de temperatura, en varios cursos o charlas me hacen muchas preguntas al respecto, algunas muy simples de responder y otras鈥 bueno tienen mucha m谩s profundidad t茅cnica, es por eso que ahora les traigo las preguntas m谩s comunes cuando de medici贸n de temperatura se trata.

隆Ojo!, quiero aclarar que pueden existir muchas m谩s dudas, pero en una recopilaci贸n estas son las m谩s comunes, no se sorprendan de encontrar preguntas muy b谩sicas, en muchas ocasiones los conceptos a煤n no est谩n muy claros para algunas personas鈥βin m谩s empezamos!

Medici贸n de Temperatura
Medici贸n de Temperatura

1.- 驴Para qu茅 se usa la medici贸n de temperatura?

Si es una pregunta muy com煤n y antes de que ponernos t茅cnicos sobre la medici贸n de temperatura, vamos a aclarar algunas cosas. La gente a veces confunde las palabras 芦calor禄 y 芦temperatura禄 y piensa que significan lo mismo. Pues 隆NO! es cierto, ni en lo que significan ni en c贸mo se aplican. 
El calor se refiere a una medida de energ铆a. Toda la materia tiene mol茅culas, y esas mol茅culas se mueven. Ahora, cuanto m谩s r谩pido se muevan las mol茅culas, m谩s calor tendr谩 en esa materia. Por lo tanto, el calor de un objeto significa la energ铆a total de todo el movimiento molecular en 茅l. Lo mejor de todo es que puedes medirlo. 
La temperatura se refiere a una medida del calor promedio de las mol茅culas en una sustancia. Las mol茅culas se mueven con un rango de energ铆as (llamado espectro de energ铆a ) e interact煤an entre s铆, lo que cambia sus energ铆as. As铆, promediar la energ铆a t茅rmica de todas las mol茅culas juntas produce la unidad b谩sica de medida que llamamos temperatura.
Por ejemplo, la pasteurizaci贸n, es el proceso de esterilizaci贸n de una bebida mediante su calentamiento y enfriamiento en varios ciclos. Este proceso se utiliza para reducir la cantidad de g茅rmenes presentes en la bebida que pueden afectar la salud de los consumidores. Pero debes usar temperaturas espec铆ficas para que funcione. La leche, por ejemplo, debe permanecer entre 71 y 74 grados Celsius para mantener sus prote铆nas y eliminar los g茅rmenes.

2.- 驴Qui茅n invent贸 la medici贸n de la temperatura?

Para entender esto es bueno revisar un poco de historia. En el a帽o 1593 Galileo Galilei invent贸 el primer termoscopio, un dispositivo que indica las diferencias de temperatura. Dos d茅cadas m谩s tarde, alrededor de 1612, el amigo de Galileo, Santorio, invent贸 el primer term贸metro. La siguiente novedad 42 a帽os m谩s tarde, en 1654, cuando Fernando II, Gran Duque de Toscana, produjo el primer medidor de l铆quido en vidrio. Este medidor marc贸 el primer uso de fluidos para medir la temperatura.

Diez a帽os m谩s tarde, en 1664, Robert Hooke propuso que llam茅moslo cero del punto de congelaci贸n del agua. Y el comienzo del siglo XVIII se convirti贸 en un hito para Ole Roemer, quien estableci贸 dos puntos fijos, el punto cero de Hooke y el punto de ebullici贸n del agua en 1702.

En 1714, Daniel Gabriel Fahrenheit invent贸 el primer term贸metro de mercurio en vidrio. Y en caso de que no puedas adivinar, 茅l tambi茅n invent贸 la primera escala de temperatura est谩ndar.

En 1730, Ren茅 Antoine Ferchault de Reaumur cre贸 otra escala, nombrando el punto de congelaci贸n del agua como cero grados y el punto de ebullici贸n como 80 grados. No usamos esta escala, pero gracias por participar, Rene.

Luego, una d茅cada despu茅s, en 1742, Anders Celsius, un cient铆fico sueco, estableci贸 el punto de congelaci贸n como 100 grados y el punto de ebullici贸n como cero. Y Jean Pierre Christin cambi贸 estos puntos para hacer la escala que usamos hoy.

Finalmente, en 1848 Sir William Thomson, tambi茅n conocido como Lord Kelvin, cre贸 la escala absoluta, uno de los 煤ltimos hitos en la era de la medici贸n de la temperatura.

Medidor de temperatura
Medidor de temperatura

3.- 驴C贸mo funciona la medici贸n de la temperatura?

Podemos usar la medici贸n de temperatura con una amplia variedad de dispositivos, y cada uno tiene un prop贸sito espec铆fico, proceso y resultado. As铆 que he enumerado el m谩s popular con algunos detalles aqu铆.

Termopar o Termocupla: se basa en efecto Seebeck tiene dos metales diferentes unidos para formar un bucle. La diferencia de potencial entre los dos metales creados en la uni贸n da como resultado una fuerza directamente proporcional al calor que afecta al sensor. Entonces, con una tabla de referencia, puede ver la relaci贸n entre el voltaje y la temperatura.

Detector de temperatura de resistencia (RTD): como su nombre indica, estos sensores detectan cambios en la temperatura por cambios en la resistencia de los cables dentro. Hablaremos m谩s sobre esto en un momento.
Sensor infrarrojo: cada objeto emite energ铆a que puede medir a trav茅s de la distribuci贸n de frecuencias t茅rmicas. Este dispositivo tambi茅n puede detectar ciertas caracter铆sticas mediante la detecci贸n de radiaci贸n en el rango visible de 700 nan贸metros a 1 mil铆metro en longitud de onda.

Efecto Seebeck aplicado medici贸n de temperatura
Ejemplo del Efecto Seebeck

4.- 驴Qu茅 es un RTD?

RTD significa detector de temperatura de resistencia. Este dispositivo detecta cambios en la temperatura por cambios en la resistencia del cable dentro. El sistema de control constantemente suministra corriente a trav茅s del sensor, por lo que el sensor puede detectar cualquier cambio en la resistencia e informarlo.
Los RTD tienen coeficientes t茅rmicos positivos y negativos de resistividad. Eso significa que la resistencia aumenta o disminuye con el aumento de la temperatura de acuerdo con la ley de Ohm. El tipo de material utilizado para hacer el cable puede afectar el coeficiente de resistividad, el rango y la linealidad.
Los RTD mantienen su linealidad en un amplio rango de operaci贸n y mantienen la estabilidad a altas temperaturas. Sin embargo, los golpes y las vibraciones pueden reducir la precisi贸n de la RTD.

5.- 驴Qu茅 es un termopar?

Los termopares detectan la temperatura usando la fuerza electromotriz termoel茅ctrica (fem t茅rmica) que resulta en una uni贸n de dos metales cuando la corriente pasa a trav茅s de ella, son instrumentos para medir la temperatura. 
Las tres leyes b谩sicas de la fem t茅rmica de Seebeck, Peltier y Thomson ayudar谩n a comprender la mec谩nica. 
La ley de Seebeck establece que la expresi贸n de la fem depender谩 de las diferencias de temperatura entre dos uniones y el material utilizado para los dos cables. 
La ley de Peltier establece que cuando una corriente el茅ctrica cruza una uni贸n entre dos metales diferentes, una uni贸n se calienta y la otra desarrolla el calor. 
La ley de Thomson establece que un conductor sometido a un gradiente de temperatura crear谩 un gradiente de voltaje correspondiente. 
Los termopares usan una cantidad de metales como cobre-constantano y platino-rodio. Estos dispositivos pueden cubrir un amplio rango de temperaturas, llegando a los 2700 grados Celsius. Sin embargo, si necesita una buena precisi贸n, entonces debe tener una compensaci贸n de uni贸n fr铆a. M谩s sobre eso m谩s tarde.

Sensor RTD para medir temperatura, roscado
Sensor PT100 – Roscado

6.- 驴Cu谩les son los tipos de termopares o termocuplas?

Cada tipo de termopar tiene un rango espec铆fico y precisi贸n.

NumeroTipoTemperatura en grados (Fahrenheit)Precisi贸n (porcentaje)
1B32 to 3100卤0.5
2E-454 to 1600卤1.7 to 卤0.5
3J-346 to 1400卤2.2 to 卤0.75
4K-454 to 2300卤2.2 to 卤0.75
5N-454 to 2300卤2.2 to 卤0.75
6R-58 to 2700卤1.5 to 卤0.25
7S-58 to 270卤1.5 to 卤0.25
8T-454 to 700卤1.0 to 卤0.75
Tipos de Termpocuplas / Termopares

7.- 驴C贸mo calibro un termopar o termocuplas?

Como existen varios puntos de vista, veamos las opciones. 

Volt铆metro est谩ndar

Puede utilizar este m茅todo si el laboratorio tiene el termopar y el volt铆metro a la misma temperatura ambiente y utiliza un cable de compensaci贸n. 
Instale su sensor en el horno de calibraci贸n y configure el calefactor para aumentar y disminuir la temperatura. El volt铆metro mide la diferencia de potencial que existe en milivoltios, y una tabla de referencia traducir谩 las milivoltios en grados.

Ensambladura fr铆a

Una uni贸n fr铆a calibrar谩 su sensor para una mayor precisi贸n. Cuanto mayor sea la diferencia entre la uni贸n caliente y las uniones fr铆as, m谩s precisos ser谩n los valores de milivoltios de un volt铆metro preciso.

Calibraci贸n comparativa con una uni贸n de referencia externa

Aqu铆 tenemos un segundo termopar conectado a una uni贸n de referencia externa. Esto le ayuda a comparar la salida de su sensor con el sensor de referencia. Ambos comienzan en cero grados Celsius. 

Calibrador digital 

En esta configuraci贸n, no debe conectar el sensor directamente al calibrador, ya que compensar谩 la temperatura ambiente. Sin embargo, puede aplicar estos calibradores con el horno de calibraci贸n para aumentar y disminuir la temperatura, haciendo que la recopilaci贸n de datos sea r谩pida y autom谩tica.

8.- 驴Qu茅 es la compensaci贸n del termopar?

La palabra 芦compensaci贸n禄 en el contexto de los termopares tiene m煤ltiples referencias, pero predominantemente dos. El primero se refiere a un cable de compensaci贸n y c贸mo se diferencia de un cable de extensi贸n. El segundo se refiere a la compensaci贸n de la uni贸n fr铆a para una mayor precisi贸n. 
Usamos compensaci贸n para evitar la fem t茅rmica en los terminales de conexi贸n. Un cambio en los terminales puede cambiar los valores de salida por completo. Sin embargo, el transmisor puede ajustar esta diferencia. Tambi茅n puede usar el m茅todo del puente el茅ctrico o el m茅todo de refrigeraci贸n termoel茅ctrica.

Sensor PT100, RTD para medir tempertatura
Sensor RTD, PT100

9.- 驴Por qu茅 deber铆a usar un termopar con un transmisor?

Hemos revisado mucho hoy, 驴no es as铆? Nuestro viaje de medici贸n de temperatura finaliza con el uso de un termopar con un transmisor. En primer lugar, el transmisor reducir谩 el ruido externo de la atenuaci贸n de la se帽al. En segundo lugar, puede traducir los datos del sensor a un formato est谩ndar. Adem谩s, el uso de un transmisor digital proporcionar谩 m谩s datos que solo la temperatura.
Los cables de compensaci贸n pueden ahorrar dinero en la instalaci贸n para distancias cortas. El transmisor generalmente compensa para darle valores de salida precisos. Tambi茅n tiene una entrada / salida remota (IO) en el campo, multiplexores y otras herramientas.

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