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CONTROL DE PROCESOS Ing. Andres Morocco Apfata

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CONTROL DE PROCESOS

Ing Andres Morocco Apfata

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Intervalo campo rango demedida ( Range )

Conjunto de valores de la variablemedida que estaacuten comprendidosdentro de los liacutemites superior einferior de la capacidad de medidade recepcioacuten o de transmisioacuten

Se expresa por los valores extremos

Alcance margen ( Span )

Es la diferencia algebraica entre losvalores superior e inferior del campode medida del instrumento

Terminologiacutea de Instrumentos

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Error

Es la diferencia algebraica entre el valor leiacutedo y el valor real de la variablemedida

VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

RectaCarac

Error de cero

Terminologiacutea de Instrumentos

En Exceso

En Defecto

Error de cero

Cuando la salida del instrumento se desviacutea en la misma cantidad en excesoo en defecto para todo el rango de entrada

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Error de Alcance

Error de Alcance

Terminologiacutea de Instrumentos

Cuando la salida del instrumento variacutea desde cero hasta un maacuteximo en

cantidades proporcionales en exceso o en defecto

En Exceso

En Defecto

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Error de AngularidadTerminologiacutea de Instrumentos

Aparece cuando la salida del instrumento no coincide en alguacuten punto con el

rango esperado de salida Este error puede dar salidas mayores o menoresque el valor verdadero seguacuten sea el punto considerado

En Exceso

En Defecto

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis

Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor

de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento

Ascendente

Descendente

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Errores combinados

VARIABLE

L E C

T U R A

100

1000

Error Combinado de Cero y Span

Terminologiacutea de Instrumentos

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Terminologiacutea de Instrumentos

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida

Exactitud ( accuracy )

La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud

Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C

Valor Medido 9998ordm C

Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida

Incertidumbre (Uncertainty)

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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

Linealidad

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy

proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten

Precisioacuten (Precision)

Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar

Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052

Dispersioacuten Maacutexima = 0003

Terminologiacutea de Instrumentos

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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos

La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107

TERMISTORES

983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107

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Page 2: Diagramas P&D

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Intervalo campo rango demedida ( Range )

Conjunto de valores de la variablemedida que estaacuten comprendidosdentro de los liacutemites superior einferior de la capacidad de medidade recepcioacuten o de transmisioacuten

Se expresa por los valores extremos

Alcance margen ( Span )

Es la diferencia algebraica entre losvalores superior e inferior del campode medida del instrumento

Terminologiacutea de Instrumentos

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Error

Es la diferencia algebraica entre el valor leiacutedo y el valor real de la variablemedida

VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

RectaCarac

Error de cero

Terminologiacutea de Instrumentos

En Exceso

En Defecto

Error de cero

Cuando la salida del instrumento se desviacutea en la misma cantidad en excesoo en defecto para todo el rango de entrada

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Error de Alcance

Error de Alcance

Terminologiacutea de Instrumentos

Cuando la salida del instrumento variacutea desde cero hasta un maacuteximo en

cantidades proporcionales en exceso o en defecto

En Exceso

En Defecto

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Error de AngularidadTerminologiacutea de Instrumentos

Aparece cuando la salida del instrumento no coincide en alguacuten punto con el

rango esperado de salida Este error puede dar salidas mayores o menoresque el valor verdadero seguacuten sea el punto considerado

En Exceso

En Defecto

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis

Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor

de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento

Ascendente

Descendente

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Errores combinados

VARIABLE

L E C

T U R A

100

1000

Error Combinado de Cero y Span

Terminologiacutea de Instrumentos

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Terminologiacutea de Instrumentos

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida

Exactitud ( accuracy )

La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud

Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C

Valor Medido 9998ordm C

Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida

Incertidumbre (Uncertainty)

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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

Linealidad

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy

proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten

Precisioacuten (Precision)

Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar

Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052

Dispersioacuten Maacutexima = 0003

Terminologiacutea de Instrumentos

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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos

La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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8172019 Diagramas PampD

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983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155

bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155

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Page 3: Diagramas P&D

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Error

Es la diferencia algebraica entre el valor leiacutedo y el valor real de la variablemedida

VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

RectaCarac

Error de cero

Terminologiacutea de Instrumentos

En Exceso

En Defecto

Error de cero

Cuando la salida del instrumento se desviacutea en la misma cantidad en excesoo en defecto para todo el rango de entrada

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Error de Alcance

Error de Alcance

Terminologiacutea de Instrumentos

Cuando la salida del instrumento variacutea desde cero hasta un maacuteximo en

cantidades proporcionales en exceso o en defecto

En Exceso

En Defecto

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Error de AngularidadTerminologiacutea de Instrumentos

Aparece cuando la salida del instrumento no coincide en alguacuten punto con el

rango esperado de salida Este error puede dar salidas mayores o menoresque el valor verdadero seguacuten sea el punto considerado

En Exceso

En Defecto

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis

Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor

de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento

Ascendente

Descendente

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Errores combinados

VARIABLE

L E C

T U R A

100

1000

Error Combinado de Cero y Span

Terminologiacutea de Instrumentos

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Terminologiacutea de Instrumentos

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida

Exactitud ( accuracy )

La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud

Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C

Valor Medido 9998ordm C

Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida

Incertidumbre (Uncertainty)

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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

Linealidad

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy

proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten

Precisioacuten (Precision)

Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar

Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052

Dispersioacuten Maacutexima = 0003

Terminologiacutea de Instrumentos

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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos

La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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8172019 Diagramas PampD

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Page 4: Diagramas P&D

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Error de Alcance

Error de Alcance

Terminologiacutea de Instrumentos

Cuando la salida del instrumento variacutea desde cero hasta un maacuteximo en

cantidades proporcionales en exceso o en defecto

En Exceso

En Defecto

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Error de AngularidadTerminologiacutea de Instrumentos

Aparece cuando la salida del instrumento no coincide en alguacuten punto con el

rango esperado de salida Este error puede dar salidas mayores o menoresque el valor verdadero seguacuten sea el punto considerado

En Exceso

En Defecto

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis

Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor

de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento

Ascendente

Descendente

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Errores combinados

VARIABLE

L E C

T U R A

100

1000

Error Combinado de Cero y Span

Terminologiacutea de Instrumentos

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Terminologiacutea de Instrumentos

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida

Exactitud ( accuracy )

La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud

Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C

Valor Medido 9998ordm C

Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida

Incertidumbre (Uncertainty)

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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

Linealidad

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy

proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten

Precisioacuten (Precision)

Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar

Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052

Dispersioacuten Maacutexima = 0003

Terminologiacutea de Instrumentos

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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos

La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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8172019 Diagramas PampD

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Page 5: Diagramas P&D

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Error de AngularidadTerminologiacutea de Instrumentos

Aparece cuando la salida del instrumento no coincide en alguacuten punto con el

rango esperado de salida Este error puede dar salidas mayores o menoresque el valor verdadero seguacuten sea el punto considerado

En Exceso

En Defecto

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis

Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor

de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento

Ascendente

Descendente

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Errores combinados

VARIABLE

L E C

T U R A

100

1000

Error Combinado de Cero y Span

Terminologiacutea de Instrumentos

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Terminologiacutea de Instrumentos

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida

Exactitud ( accuracy )

La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud

Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C

Valor Medido 9998ordm C

Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida

Incertidumbre (Uncertainty)

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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

Linealidad

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy

proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten

Precisioacuten (Precision)

Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar

Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052

Dispersioacuten Maacutexima = 0003

Terminologiacutea de Instrumentos

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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos

La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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983124983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107

983125983150 983124983141983154983149983145983155983156983151983154 983118983124983107 (983118983141983143983137983156983145983158983141 983124983141983149983152983141983154983137983156983157983154983141 983107983151983141983142983142983145983139983145983141983150983156) 983141983155 983157983150983137 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983158983137983154983145983137983138983148983141 983139983157983161983151

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983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983111983154983137983139983145983137983155 983137 983155983157 983149983141983139983137983150983145983155983149983151 983283983152983156983145983139983151 983141983155983156983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983155983151983150 983157983150983137 983144983141983154983154983137983149983145983141983150983156983137 983155983141983143983157983154983137983152983137983154983137 983149983141983140983145983154 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137983155 983139983151983150 983152983154983141983139983145983155983145983283983150 983116983151983155 983152983145983154983283983149983141983156983154983151983155 983145983150983142983154983137983154983154983151983146983151983155 983141983155983156983265983150 983141983155983152983141983139983145983137983148983149983141983150983156983141983145983150983140983145983139983137983140983151983155 983152983137983154983137 983137983152983148983145983139983137983139983145983151983150983141983155 983141983150 983148983137983155 983153983157983141 983150983151 983155983141 983152983157983141983140983141983150 983157983156983145983148983145983162983137983154 983148983151983155 983155983141983150983155983151983154983141983155 983139983151983150983158983141983150983139983145983151983150983137983148983141983155 983109983155983156983141983141983155 983141983148 983139983137983155983151 983140983141 983151983138983146983141983156983151983155 983141983150 983149983151983158983145983149983145983141983150983156983151 983151 983148983157983143983137983154983141983155 983140983141 983149983141983140983145983139983145983283983150 983140983151983150983140983141 983155983141 983154983141983153983157983145983141983154983141 983157983150983137983149983141983140983145983139983145983283983150 983155983145983150 983139983151983150983156983137983139983156983151 983140983141983138983145983140983151 983137 983152983151983155983145983138983148983141983155 983139983151983150983156983137983149983145983150983137983139983145983151983150983141983155 983157 983151983156983154983137983155 983145983150983142983148983157983141983150983139983145983137983155 983150983141983143983137983156983145983158983137983155

Page 6: Diagramas P&D

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VARIABLE

L E C T U R A

100

1000

Terminologiacutea de InstrumentosError de Histeacuteresis

Es la maacutexima diferencia existente entre dos lecturas de un mismo valor

de la variable efectuaacutendose una de las lecturas cuando la variable sepasea en la direccioacuten ascendente y la otra cuando lo hace en ladireccioacuten descendente Este error casi siempre es despreciable si esmenor que la sensibilidad del instrumento

Ascendente

Descendente

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Errores combinados

VARIABLE

L E C

T U R A

100

1000

Error Combinado de Cero y Span

Terminologiacutea de Instrumentos

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Terminologiacutea de Instrumentos

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida

Exactitud ( accuracy )

La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud

Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C

Valor Medido 9998ordm C

Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida

Incertidumbre (Uncertainty)

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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

Linealidad

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy

proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten

Precisioacuten (Precision)

Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar

Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052

Dispersioacuten Maacutexima = 0003

Terminologiacutea de Instrumentos

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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos

La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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8172019 Diagramas PampD

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983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155

bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155

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Page 7: Diagramas P&D

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Errores combinados

VARIABLE

L E C

T U R A

100

1000

Error Combinado de Cero y Span

Terminologiacutea de Instrumentos

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Terminologiacutea de Instrumentos

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida

Exactitud ( accuracy )

La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud

Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C

Valor Medido 9998ordm C

Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida

Incertidumbre (Uncertainty)

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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

Linealidad

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy

proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten

Precisioacuten (Precision)

Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar

Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052

Dispersioacuten Maacutexima = 0003

Terminologiacutea de Instrumentos

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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos

La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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8172019 Diagramas PampD

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983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155

bull 983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155

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Page 8: Diagramas P&D

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Terminologiacutea de Instrumentos

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas proacuteximasal verdadero valor de la magnitud medida

Exactitud ( accuracy )

La exactitud se da en teacuterminos de inexactitud

Instrumento de 0 - 100 ordmC Valor Real 100ordm C

Valor Medido 9998ordm C

Los errores que existen necesariamente al realizar la medida de una magnitud hacenque se tenga una incertidumbre sobre el verdadero valor de la medida

Incertidumbre (Uncertainty)

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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

Linealidad

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy

proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten

Precisioacuten (Precision)

Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar

Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052

Dispersioacuten Maacutexima = 0003

Terminologiacutea de Instrumentos

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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos

La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

Linealidad

Es la cualidad de un instrumento de medida por la que tiende a dar lecturas muy

proacuteximas unas a otras es decir es el grado de dispersioacuten de las mismas Uninstrumento puede tener pobre exactitud pero una gran precisioacuten

Precisioacuten (Precision)

Ejemplo Un manoacutemetro de 0-10 bar puede tener un error de cerode 2 bar

Valor Real = 5 barValores leiacutedos7049 705 7051 7052

Dispersioacuten Maacutexima = 0003

Terminologiacutea de Instrumentos

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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos

La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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LinealidadTerminologiacutea de Instrumentos

La aproximacioacuten de una curva de calibracioacuten a una liacutenea recta especificada

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Una de las caracteriacutesticas maacutes resaltantes de un dispositivo de medicioacuten sonlas curvas caracteriacutesticas de calibracioacuten del dispositivo Estas permiten obtener

una relacioacuten directa punto a punto de la sentildeal de salida en funcioacuten de laentrada y viceversa si es necesarioLas curvas caracteriacutesticas se obtienen de la respuesta directa del sensor otransductor por lo cual cada transductor tiene su propia curva de calibracioacutenen algunos casos a la curva de calibracioacuten se le llama curva de respuesta en

amplitud

Curva de Calibracioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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VARIABLE

ESTADO

1000

ON

OFF

BAJANDO

SUBIENDO

BANDAMUERTA

Es el campo de valores de la variable que no hace variar la indicacioacuten o la sentildealde salida del instrumento es decir que no produce respuesta

Zona Muerta ( Dead Zone )

Terminologiacutea de Instrumentos

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Es la razoacuten entre el incremento de la sentildeal de salida o de la lectura y el

incremento de la variable que lo ocasiona despueacutes de haber alcanzado elestado de reposo

Sensibilidad ( Sensitivity )

Repetibilidad ( Repeatibility )

Es la capacidad de reproduccioacuten de las posiciones de la pluma o del iacutendice ode la sentildeal de salida del instrumento al medir repetidamente valores ideacutenticosde la variable en las mismas condiciones de servicio y en el mismo sentido devariacioacuten se expresa en

Terminologiacutea de Instrumentos

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Histeacuteresis ( Hysteresis )

Cuando se toman los datos de calibracioacuten de un instrumento esto se hace conlos datos de subida y los datos de bajada en la entrada) al representar

graacuteficamente los datos de la medida del transductor (variable de salida ovariable eleacutectrica) tendremos la representacioacuten de dos curvas de salida unade subida y otra de bajado Idealmente deberiacutean ser iguales la curva a ladiferencia entre estas dos curvas se define como la histeacuteresis En la figurase muestra la curva de histeacuteresis de un sistema de medicioacuten

Terminologiacutea de Instrumentos

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Sentildeales de Instrumentacioacuten

Eleacutectrica (Hiacutebrida)bull 4-20mA con sentildeal digital moduladabull HART

Neumaacuteticas

bull 6 ndash 30 psibull 3 ndash 15 psi (ISA SP-50)

Eleacutectrica (analoacutegica)

bull 0-20mAbull 4-20mAbull 1-5 VDC 0-10VDC

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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La instrumentacioacuten de procesos requiere calibracioacuten y mantenimiento perioacutedicospara garantizar que las medidas tomadas se ajusten a los valores especificadosSi este proceso se realiza correctamente se garantiza que la planta funcione de la

manera maacutes eficaz y rentable posible

Que es Calibracioacuten

La calibracioacuten es simplemente la comparacioacuten del desempentildeo de un instrumentocon un valor patroacuten de conocida exactitud

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Patroacuten

Medida materializada instrumentos de medicioacuten material de referencia o sistemade medicioacuten destinado a definir realizar conservar o reproducir una unidad o uno

o maacutes valores de una magnitud para utilizarse como referencia

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Operacioacuten de contrastar un instrumento con respecto a una referencia o patroacutenreconocidos

Incrementa el rendimiento de la produccioacuten

Optimiza los recursosGarantiza que las mediciones (y probablemente tambieacuten los productos) resultencompatibles con las efectuadas en cualquier parte del mundo

Calibracioacuten de instrumentos de medicioacuten

Ventajas de una Calibracioacuten

Calibracioacuten de un Instrumento

iquestPorque calibrarEl envejecimiento de los componentes los cambios de temperatura y estreacutesmecanico que soportan los equipos deterioran paulatinamente su desempentildeo

Cuando esto sucede las mediciones pierden confiabilidad esta realidad no puedeser eludida pero si detectada por medio del proceso de calibracioacuten

AjusteOperacioacuten destinada a llevar un instrumento de medicioacuten a un estado defuncionamiento adecuado para su utilizacioacuten

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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983120983145983154983283983149983141983156983154983151983155

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Calibrador de procesosMarca FlukeModelo 725

El calibrador de procesos multifuncional Fluke 725 es

un calibrador de campo Puede emplear las funcionesde medicioacuten y generacioacuten para comprobar y calibrarpraacutecticamente cualquier paraacutemetro de proceso

El calibrador tiene las siguientes caracteriacutesticas y funciones

Presenta una pantalla divididaLa parte superior de la pantalla soacutelo permite medirtensioacuten corriente y presioacutenLa parte inferior de la pantalla permite medir y servir defuente de tensioacuten corriente presioacuten temperatura (RTD ytermopares) frecuencia ohmios y presioacuten (utilizandomoacutedulos de presioacuten opcionales)

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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SENSORES DE TEMPERATURA

El calor es una forma de energiacutea Estaenergiacutea es responsable de la vibracioacutende los aacutetomos y moleacuteculas que

constituyen la materia La temperaturade un cuerpo es una manifestacioacuten deesta energiacutea y estaacute iacutentimamenterelacionada con la cantidad de calor(energiacutea) que un cuerpo absorbe deotro

Se dispone de dos tipos principales de sensores de temperatura de tipo industriallos termopares (TC) y los resistores dependientes de la temperatura o RTDs

Un sensor de temperatura es undispositivo capaz de interpretar sentildealesde cambio de temperatura (calor) ytransformar esta informacioacuten en sentildeales

eleacutectricas y enviaacutendola a otro dispositivopara poder ser interpretada

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107

TERMISTORES

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UNIDADES DE TEMPERATURA

Conversioacuten de Fahrenheit aCentiacutegrados

Conversioacuten de Centiacutegrados aFahrenheit

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107

TERMISTORES

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983124983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155 983118983124983107 983161 983120983124983107

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Page 22: Diagramas P&D

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Interpolacioacuten de Sentildeales de Instrumentacioacuten

Interpolacioacuten es un proceso matemaacutetico que nos ayuda a calcular la sentildealde instrumentacioacuten dados el rango de proceso y la variable de proceso

Este proceso consiste en calcular la sentildeal de instrumentacioacuten quecorresponde proporcionalmente a la variable de proceso

cesoiabledeprocesorangodepro

ontrumentaci sentildealdeinsontrumentacirangodeins

cesorangodepro

ontrumentacirangodeins

var minus

minus

=

EjemploEl Rango de Proceso es de 0 ndash100 psi y la variable de proceso (input)

estaacute en 6143 psi iquestCuaacutel es la sentildeal de instrumentacioacuten (output) en estecaso (Recordar que el rango de instrumentacioacuten es de 4 ndash 20 mA)

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

983124983141983154983149983151983152983137983154 983140983141983148 983156983145983152983151 983115

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

983125983150 983156983141983154983149983145983155983156983151983154 983141983155 983157983150 983155983141983149983145983139983151983150983140983157983139983156983151983154 983153983157983141 983158983137983154983277983137 983141983148 983158983137983148983151983154 983140983141 983155983157 983154983141983155983145983155983156983141983150983139983145983137 983141983148983273983139983156983154983145983139983137 983141983150983142983157983150983139983145983283983150 983140983141 983148983137 983156983141983149983152983141983154983137983156983157983154983137 983109983160983145983155983156983141983150 983140983151983155 983139983148983137983155983141983155 983140983141 983156983141983154983149983145983155983156983151983154983141983155983098 983118983124983107 983161 983120983124983107

TERMISTORES

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TermocuplasSensores de Temperatura

El voltaje que aparece en los extremos de la unioacuten conocido como voltaje Seebeckaumenta con la temperatura Este voltaje es diferente para diferentes combinacionesde los metales (yo aleaciones)

Una termocupla consiste de un par deconductores de diferentes metales o

aleaciones (termopar otermoelementos) uno de los extremosla junta de medicioacuten estaacute colocado en ellugar donde se ha de medir latemperatura

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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En 1821 Thomas Seebeck realizoacute el siguiente experimento Unioacute por ambosextremos dos conductores de naturaleza diferente y sometioacute a calentamientouno de ellos descubriendo la presencia de un flujo de corriente continua por elcircuito termoeleacutectrico Este efecto fue posteriormente denominado ldquoEfectoSebeckrdquo en honor a su descubridor

Termocuplas

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Page 25: Diagramas P&D

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Principales combinaciones de metales yo aleaciones que se utilizan paraconstruir termopares de uso comercial

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Page 26: Diagramas P&D

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Tabla de valores termopar tipo J

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Page 27: Diagramas P&D

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Tabla de valores termopar tipo K

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Por lo tanto para poder conocer la FEMgenerada en la unioacuten J1 necesitamosconocer la FEM de las uniones J2 y J3

La medicioacuten con termocupla presenta la grandificultad de que cada unioacuten galvaacutenica generauna nueva FEM

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Unioacuten de referencia a cero grados centiacutegrados

Medicioacuten practica de temperatura utilizando termocuplas

Meacutetodos de compensacioacuten

La medicioacuten con termocupla requiere la compensacioacuten de la unioacuten de referencia

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Por la Ley de los Metales Intermedios esta segunda conexioacuten es equivalente a laprimera

Ley de los Metales Intermedios un tercer metal insertado entre dos metalesdiferentes no tendraacute ninguacuten efecto sobre la diferencia de potencial de salida siempreque las dos uniones formadas por el metal adicional se encuentren a la mismatemperatura

Meacutetodos de compensacioacuten

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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CAacutePSULASUsualmente un termopar se instala dentro de una caacutepsula de material ceraacutemico y eacutesta a suvez dentro de otra vaina o protector de acero de alto grado que la protege de atmoacutesferascorrosivas o contra impactos u otro tipo de acciones mecaacutenicas del medio En la figurapodemos observar el aspecto de una vaina de acero 316 provista de un conector NPT defrac12rdquo

Muchos fabricantes

proporcionan un blindajemetaacutelico para el cabletambieacuten fabricado conacero 316 helicoidal

Termopar provisto de

vaina o protectorceraacutemico dotados concajas de conexioacuten

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Page 32: Diagramas P&D

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Coacutedigo de colores para termopares

La identificacioacuten del tipo de termopares es posible gracias a un coacutedigo de coloresnormalizado para Europa y Estados Unidos Se muestra el coacutedigo de colores europeo y elcoacutedigo IEC americano proporcionado por RS Components

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

Los transmisores de temperatura fabricadospara termopares son amplificadores deinstrumentacioacuten especialmente disentildeados paraamplificar pequentildeas tensiones generadas pordiferentes tipos de termopar dentro de undeterminado rango de temperaturaGeneralmente son dispositivos ldquo2-wirerdquo esdecir instrumentos del tipo 2-hilos que comoes de esperarse facilitan enormemente elcableado

La mayoriacutea de los transmisores de temperaturarequieren ser calibrados por lo tantodispondraacuten de un par de potencioacutemetros parael ajuste del cero (zero) y del alcance (span)

Para realizar la calibracioacuten es necesario uninstrumento conocido como calibrador quegeneraraacute tensiones muy pequentildeas a partir deun valor digital de temperatura simulando asiacutela tensioacuten generada por el termopar

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA TERMOPARES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Las RTDacutes son sensores de temperaturabasados en la variacioacuten que experimentala resistencia de los metales con la

temperatura Siendo esta variacioacutenaproximadamente lineal con latemperatura

Al calentarse un metal habraacute una mayor agitacioacuten teacutermica dispersaacutendose maacutes loselectrones y reducieacutendose su velocidad media aumentando la resistencia A mayortemperatura mayor agitacioacuten y mayor resistencia

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Resistance Temperature Detector (RTD)

Uno de los metales maacutes usado para este tipo de detector es el platino encontraacutendoseen segundo lugar el niacutequel Los valores oacutehmicos nominales a 0ordmC variacutean tal como semuestra

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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La relacioacuten entre resistencia y temperatura viene

dada por la relacioacutenRT = R0[1 + At + Bt2 + C(t ndash 100)3]

La expresioacuten lineal aproximada viene dada por la ecuacioacuten

RT = R0 (1 + α∆T)donde α recibe el nombre de coeficiente detemperatura y tiene un valor para la resistenciade platino α = 000385

En el caso de una RTD Pt 100 cuyo valorresistivo es 100 ohms a 0ordmC el coeficiente semodifica a 0385 ohmsordmC y constituye lapendiente de una liacutenea recta que constituye elmodelo matemaacutetico del RTD Pt-100

Resistance Temperature Detector (RTD)

Una RTD consiste de una bobina de alambre delgado de cobre niquelo platino que se encuentra fija a un soporte adecuado muchas vecesencapsulado bajo una cubierta de vidrio o ceraacutemica

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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PT100 TEMPERATURE RESISTANCE TABLE

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Que valor mostraria una Pt-100 cuando esta sensando unatemperatura de 75 ordmC

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Puente de Medicioacuten

El meacutetodo maacutes empleado para medir pequentildeos cambios de resistenciaconsiste de dos divisores de tensioacuten en paralelo uno de los cualescontiene el transductor de temperatura Si se disentildea de forma que enreposo ambos divisores den la misma tensioacuten (Vs = 0 V) soacutelo haraacute falta

medir la diferencia de tensioacuten entre las salidas para obtener una sentildeal quedependeraacute de la variable a medir Esta estructura se conoce como Puentede Wheatstone la cual ademaacutes de esta propiedad fundamental permiteaumentar la sensibilidad del sistema a base de situar diversos sensores enlos brazos pertinentes

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Puente de Medicioacuten

La forma tradicional de medir la variacioacuten de resistencia de la sonda esincorporando esta a un puente de Wheastone dispuestos en montajedenominados de 2 3 y 4 hilos

Se excita el puente con un voltaje y el voltaje que pasa por el puente esproporcional a la resistencia de la RTD

Existen tres tipos de termoresistencias de acuerdo a su construccioacuten ycableado- de dos hilos- de tres hilos- de cuatro hilos

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Calcular el valor de la tensioacuten de salida del puente correspondiente auna temperatura de 100 grados centiacutegrados en la termorresistencia

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Esta teacutecnica de medicioacuten trae consigo el gran inconveniente de que loscables presentan una resistencia propia por metro lineal que para grandeslongitudes constituye un error notable en la medicioacuten

Medicioacuten a 2 hilos

Se tiene un PT100 que mide 1375 ohms en los extremos de sus cables deconexioacuten Se sabe que cada cable tiene 5 ohms de resistencia Calcular aque temperatura aproximada se encuentra el PT100

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Medicioacuten a 4 hilos

Otra manera de medir los elementos del tipo Pt-100 es usar un circuito de4 hilos con el metodo de voltaje y corriente Aquiacute el detector se excita poruna fuente constante de corriente y se mide el voltaje que pasa por eldetector con un amplificador de gran impedancia de entrada Si la fuente

de corriente es perfecta y la impedancia de entrada del medidor de voltajeinfinita no se introduce ninguacuten error por la resistencia de los cablesincluso si estas resistencias no son iguales

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Cableado interno Pt100

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Los sistemas de 3 hilos se han utilizado de manera general paratodas las aplicaciones pudieacutendose considerar el sistema maacutesestaacutendar que existe para medir Pt-100 reservaacutendose el sistema

de 4 hilos para aplicaciones de muy alta precisioacuten o sistemas delaboratorio

UTILIZACION DE LOS SISTEMAS DE 3 Y 4 HILOS

En caso de transmisores montados en la cabeza del sensor sepuede usar siempre el sistema de tres hilos pues la longitud y la

resistencia de los cables de interconexioacuten entre el elementosensor y el transmisor es ideacutentica por lo que no introducimosninguacuten error debido a la resistencia de los mismos

En caso de instrumentos que se monten separados del sensor y

en los que se necesite muy alta precisioacuten es aconsejable usarsistemas a 4 hilos o sistemas a tres hilos inteligentes

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Los termopozos correctos reduciraacuten la posibilidad de dantildeo alinstrumento de temperatura que puede causarse por la presioacutencorrosioacuten velocidad del fluido flujo abrasivo etc Ademaacutes esteinstrumento nos permite retirar el sensor para reemplazo omantenimiento sin cerrar o detener el proceso

Termopozos (Thermowells )

Un ldquothermowellrdquo o pozo teacutermicoconstituye un sistema de montaje o proteccioacuten para sensores de temperatura de tipo RTD termopar o termistor de alguna atmoacutesferacorrosiva o perjudicial y losmateriales maacutes comunes son enacero inoxidable 304 y 316 y tubos

de inconel 600 se pueden fabricarrectos coacutenicos escalonados conconexioacuten a proceso oacute bridados

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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Andreacutes Morocco A

Son elementos de instrumentacioacuten cuya entrada esdirectamente una termocupla o una RTD y su salida es unasentildeal estandarizada (1-10V 1-5V 0-20mA 4-20mA) o un

protocolo de comunicacioacuten industrial

TRANSMISORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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TRANSMISORES DE TEMPERATURA PARA RTD

S O S

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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1 Mezcla de oacutexidos en polvo comprimidos 2 y 3 Electrodos de contacto 4 y 5 Terminales de conexioacuten 6 Caacutepsula o recubrimiento epoacutexico

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TERMISTORES

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