Instrumentación Industrial

III Ciclo

Laboratorio Nº 5

Sensores de Temperatura Normas y Estándares

2016-I

Sensores de Temperatura

Objetivos:

1. Medir temperatura utilizando las termocuplas J y K, RTD: Pt 100 y un termistor NTC

2. Graficar la respuesta de las termocuplas en función de la temperatura: mV vs. T; así como del

termistor y Pt 100 R vs. T.

3. Encontrar una relación matemática entre mV y T para las termocuplas; así como de R y T para

el termistor y el Pt 100.

4. Graficar la respuesta en el tiempo y, determinar la constante de tiempo de cada sensor.

5. Comparar la respuesta de las termocuplas J y K, Pt 100 y Termistores.

Introducción teórica:

El conocer el valor de la temperatura es muy importante en un proceso, por lo que existen diferentes

medidores de esta como: Termocuplas, Termistores y los RTD.

Las termocuplas se presentan en sus diferentes tipos: J, K, T, E, R, S, B, C, N. y dependiendo del tipo

pueden trabajar en un rango de temperatura, en un determinado ambiente, ser más o menos lineal, etc.

La respuesta de una termocupla es en voltaje, en el orden de los mV.

Los RTD: Pt 100, Pt 150, Pt 200, etc. y los termistores: NTC y PTC tienen una respuesta en resistencia,

siendo la respuesta del Pt 100 lineal, mientras que la de los termistores es de tipo exponencial.

Preparación:

Leer el capítulo correspondiente a medición de temperatura del libro de Instrumentación Industrial de

Antonio Creus.

Equipos y Materiales:

1. Termocuplas J y K.

2. RTD: Pt 100.

3. Termistor NTC

4. Sonda de referencia

5. Horno de acrílico

6. Dos multímetros.

7. Fuente DC.

Seguridad:

Referirse a las normas dadas en el documento de seguridad, el cual debe cumplirse obligatoriamente.

Procedimiento:

Parte A.- Procedimiento

1. Utilizando la fuente y la resistencia, calentar las termocuplas, el termistor, el Pt 100 y la sonda de

referencia, complete la tabla 1.

2. Grafique la respuesta de cada sensor utilizado: Termocuplas J y K, Termistor NTC y Pt 100 en

función de la temperatura y determine las respectivas ecuaciones que relacionan a las salidas de

cada sensor con sus respectivas entradas

3. Con los datos obtenidos determine y del Pt 100 y el termistor respectivamente.

4. Determine las características de cada uno de los sensores

Rango de entrada y salida

Sensibilidad

Linealidad

)1(0 xx TRR

12

11

12

TTeRR

TC J

TC K

Pt 100

Termistor

Sonda deReferencia

Terminales

Resistencia deCalefacción

T (°C)0

()

RO

TX

T (°C)

R1

T2

RX

R2

T1

R ()R

R0: resistencia a 0ºC Rx : resistencia a Tx en ºC : Coeficiente de temperatura en ºC

-1

R1: resistencia a T1 en ºK R2: resistencia a T2 en ºK

: Coeficiente de temperatura en ºK

Característica del Termistor NTC

RTD

Característica del sensor Pt100

Tensión

Fuente (V)

Temp.

(°C)

Tensión

Termocupla J

(mV)

Temp.

(°C)

Tensión

Termocupla K

(mV)

Temp.

(°C)

Pt 100

()

Temp.

(°C)

Termistor

()

0

6

10

12,7

15

20

Tabla 1 Termocupla tipo J y K, Pt 100 y Termistor NTC

Parte B.- Respuesta de un sensor de temperatura en el tiempo

1. Con el horno a una temperatura estable y el sensor bajo prueba frío, introduzca el sensor en el

horno y llene la tabla 2 y la tabla 3.

2. Grafique la respuesta en el tiempo de las termocuplas, del Pt 100 y del termistor, determine la

constante de tiempo y el tiempo de respuesta 5 de cada uno.

t(segundos) J(mV) K(mV) t(segundos) J(mV) K(mV)

0 280

10 290

20 300

30 310

40 320

50 330

60 340

70 350

80 360

90 370

100 380

110 390

120 400

130 410

140 420

150 430

160 440

170 450

180 460

190 470

200 480

210 490

220 500

230 510

240 520

250 530

260 540

270 550

Tabla 2 Tiempo de respuesta de las termocuplas J y K

t(s) Pt 100

()

t(s) Pt 100

()

t(s) Termistor

()

t(s) Termistor

()

0 0

10 310 5 155

20 320 10 160

30 330 15 165

40 340 20 170

50 350 25 175

60 360 30 180

70 370 35 185

80 380 40 190

90 390 45 195

100 400 50 200

110 410 55 205

120 420 60 210

130 430 65 215

140 440 70 220

150 450 75 225

160 460 80 230

170 470 85 235

180 480 90 240

190 490 95 245

200 500 100 250

210 510 105 255

220 520 110 260

230 530 115 265

240 540 120 270

250 550 125 275

260 560 130 280

270 570 135 285

280 580 140 290

290 590 145 295

300 600 150 300

Tabla 3 Tiempo de respuesta del Pt 100 y Termistor.

Aplicación: Si se desea medir temperatura en un ambiente de atmósfera reductora, ¿Qué tipo de

termocupla se podría utilizar? Explique.

Buscar información en las páginas web de los diferentes fabricantes: Omega, Foxboro,

Siemens, etc.

Anexos:

m

Modelo de Informe

1. Portada o Carátula

- Tomar como ejemplo la carátula mostrada en la siguiente página.

2. Introducción

- Deberá ser conciso y redactado con lenguaje propio. Debe basarse en el tema desarrollado en el

laboratorio (incluyendo la finalidad del experimento y los aspectos más importantes del informe

mismo). No debe exceder de una página.

3. Resultados del Laboratorio

- Debe contener los resultados de los experimentos, considerando: tablas, gráficos, esquemas,

respuestas a preguntas realizadas, análisis de datos obtenidos y/o comportamientos observados.

Asimismo, se debe considerar las aplicaciones indicadas.

4. Observaciones

- Resaltar los logros alcanzados y también las dificultades o errores de carácter técnico

encontrados en el desarrollo de las tareas, respaldados por los cálculos o gráficos pertinentes si

fuese el caso.

5. Conclusiones

- Síntesis de los resultados alcanzados a la finalización del experimento.

6.- Aplicaciones

- Cuál es el uso o aplicación que se le puede dar a los equipos, instrumentos estudiados en la

experiencia.

7.- Recomendaciones

- Qué recomendaciones haría sobre el uso de los estudiado o experimentado.

Instrumentación Industrial I

III Ciclo

Laboratorio N° 4

Sensores de Temperatura

INFORME

Integrantes del Equipo:

RIVERA MUÑOZ, Carlos

QUISPE ARCE, Juan

RAMÍREZ SOTO, Javier.

Profesor: Jorge Daniel Mendoza Ramírez

Fecha de realización: 23 de Abril

Fecha de entrega: 7 de Mayo

2014-2

Evaluación y Observaciones Generales

1. La presentación del informe se realiza al ingresar al Laboratorio, en la clase siguiente a su realización.

2. Se tomará en cuenta las reglas de ortografía en la redacción del informe.

3. La evaluación se realizará del siguiente modo: Informe (Datos, Observaciones, Conclusiones,

Aplicaciones, Recomendaciones) y Test.

De no cumplir con los siguientes requerimientos se restará puntaje a la calificación del informe:

Requerimiento Puntos

Puntualidad 0,5

Carátula con estructura solicitada.

Apellidos en orden alfabético. 0,5

Número de página. 0,5

Coma decimal. 0,5

Buena ortografía y redacción. 1

Referencias. 0,5

En caso de copia total o parcial del informe el laboratorio tendrá una calificación de 5 (cinco), siendo

responsables los equipos que participaron de la copia.