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UNIVERSIDAD DE OVIEDOÁrea de Tecnología Electrónica ++ ++
13326 - Electrónica de Potencia (Licenciado Máquinas Navales)
Lección 4: Termopares
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• Basados en el efecto Seebeck
Metal A
Metal B
T+TT
UAB
TUAB : Coef. de Seebeck– T: Temperatura
– Linealidad no muy elevada
– Tensiones de salida de mV
– Sensibilidad de algunos V/ºC
TERMOPARES
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Tipo Composición (+/-) Margen de medidaSensibilidad (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
C
1 V/ºC (a 100ºC)
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%CrAlumel: 95%Al 5%Ni
TERMOPARES
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TERMOPARES
Tipo Aplicabilidad
J 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.
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TERMOPARES
• 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
• 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
• 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
Metal A (T3)T2T1
UAB
Metal B (T4)T3 y T4 no influyen en UAB
Metal AT2T1
UABMetal B
Metal CMetal A
T3 T3
Metal B
T2T1
UABMetal B
Metal AT2
T1
UAB
Metal CMetal A
T1Metal BMetal B
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• Expuesto
• Encapsulado
• A masa
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Tablas de calibración
• Funciones polinómicas
8
0i
ii vaT
a0: 0,2265846a1: 24152,109a2: 67233,425a3: 2210340,7a4: -806963915
a5: 4,83506E+10a6: -1,18452E+12a7: 1,38690E+13a8: -6,33708E+13
Ejemplo: Tipo K0/1370ºC±0,7ºC
– T: Temperatura– v: Tensión
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• Ejemplo 1
Cu
Cu
Cu
ConstantánEquipo medida
Uniones atornilladas ¡¡nunca soldadas¡¡
U2 U1
Cu
Cu Constantán
Termopar TTemp. referencia
T1 T1
U2 U1
Cu
Cu
Constantán
T1
Hielo fundente
Compensación de la unión fría
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• Ejemplo 2
Cu
Cu
Fe
ConstantánEquipo medida
U2
U1
Cu
Cu
Constantán
Termopar JTemp. referencia T0
T1T1
FeU3
U
01 TT ConstFeUConstFeUU .)/(.)/( -=U1
Cu
Cu
Constantán
T1
Fe
Hielo fundente
Ley de los termopares intermedios
TERMOPARES
U=U3+U1-U2=U(Cu/Fe)T0+U(Fe/Const)T1-U(Cu/Const)T0
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• Compensación hardware
Cu
Cu
Fe
Const.
T1
Circuito de compensación Temp. ambiente
U2
U1
Cu
Cu
Constantán
Temp. ambiente Ta
T1
FeU3
U Uc
( ) ( ) cTTUConstFeUConstFeUU
a1+-= //
( ) ( ) ( ) ( )[]
cTTTTUConstFeUConstFeUConstFeUConstFeUU
0a01+---= .////
Ley de las temperaturas sucesivas
Conocido de la tablas de calibración
El diseño se realiza para que: ( ) ( )0a TTc ConstFeUConstFeUU // -=
Se suelen emplear NTCs
TERMOPARES