MEDICIONES Y ENSAYOS DE ING. MECÁNICA

INFORME DE LABORATORIO

CURSO Mediciones y Ensayos en Ingeniería Mecánica

TEMA MEDICION DE TEMPERATURA

DOCENTE Ing. Jorge Apaza

GRUPO B

ALUMNO DIAZ ORTIZ LITTMAN T.

CUI 20071793

FECHA mayo de 2013

1. OBJETIVO.Conocer las maneras de medición de temperatura y tener una referencia relativa de los instrumentos a utilizar.

2. INTRODUCCIÓN.

La medición de esta variable, así como la presión, el caudal y otras, a nivel industrial es muy importante. Sin olvidar por su puesto que la medición de esta variable presenta su dificultad, puesto que no es fácil estimarla. En este sentido es que la presente experiencia se ha realizado diferentes mediciones de la temperatura con distintos instrumentos que iremos describiendo, para finalmente realizar una comparación de estas mediciones.

La presente experiencia se ha realizado diferentes mediciones de la temperatura con distintos instrumentos que iremos describiendo, para finalmente realizar una comparación de estas mediciones.

3. FUNDAMENTO TEÓRICO.

DEFINICION:

Realizar una medición de temperatura es medir los cambios en la energía cinética promedio de los átomos o moléculas que constituyen el cuerpo a ensayar.

INSTRUMENTOS PARA LA MEDICIÓN DE LA TEMPERATURA:

Termómetros bimetálicos:

Instrumentos utilizados para la medición de temperatura por medio de la contracción y expansión de dos diferentes aleaciones metálicas de alto y bajo coeficiente de dilatación que al ser expuestos a una misma

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temperatura, transmite un movimiento giratorio a la aguja indicadora de la escala graduada indicada en la carátula.

Termómetro de Vidrio:

El termómetro de vidrio consta de un deposito de vidrio que contiene, por ejemplo, mercurio y que al calentarse se expande y sube en el tubo capilar.

Termómetro de Bulbo y Capilar:

Los termómetros tipo bulbo consisten esencialmente en un bulbo conectado por un capilar a una espiral. Cuando la temperatura del bulbo cambia, el gas o el líquido en el bulbo se expande y la espiral tiende a desenrollarse moviendo la aguja sobre la escala para indicar la elevación de la temperatura en el bulbo.

Termopares:

Dispositivo capaz de convertir la energía calorífica en energía eléctrica. Se basa en el principio de que cuando dos metales diferentes se unen, se genera un voltaje efecto de la temperatura.

Termoresistencias (RTD):

La medida de temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las características de resistencia en función de la temperatura que son propias del elemento dedetección.

Termistores: Son semiconductores electrónicos con un coeficiente de temperatura de resistencia negativo de valor elevado y que presentan una curva característica lineal tensión corriente siempre que la temperatura se mantenga constante.

Termopares:

Se utilizan extensamente, ya que ofrecen una gama de temperaturas mucho más amplia y una construcción más robusta que otros tipos. Además, no precisan alimentación de ningún tipo y su reducido precio los convierte en una opción muy atractivapara grandes sistemas de adquisición de datos.

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Pirómetros: Consiste en un método de medición sin contacto. Los Pirómetros de radiación se fundan en la ley de Stefan Boltzmann, que dice que la intensidad de energía radiante emitida por la superficie de un cuerpo aumenta proporcionalmente a la cuarta potencia de la temperatura absoluta del cuerpo. Un sistema óptico recoge la energía radiada y la concentra en un detector, el cual genera una señal proporcional a la temperatura.

4. Funcionamiento de termocuplas

Se basa en los siguientes principios:

a. Efecto Termoeléctrico:

Cuando un conductor metálico es sometido a una diferencia de temperatura, entre sus extremidades surge una fuerza electromotriz (f.e.m.), cuyo valor por lo general no excede el orden de magnitud de milivoltios, como consecuencia de la redistribución de los electrones en el conductor cuando éstos se someten a un gradiente de temperatura.

b. Ley de las temperaturas intermedias:

Esta segunda ley muestra una propiedad adicional de la fuerza electromotriz termoeléctrica en relación con la diferencia de temperatura entre sus extremidades.

c. Efecto Seebeck:

Cuando dos metales son unidos en una de las extremidades, se mide una fuerza electromotriz entre las extremidades separadas, cuyo valor corresponde a la diferencia entre los valores de la f.e.m. que surge en cada uno de los metales.

d. Ley del circuito homogéneo:

Si el termopar es formado por termoelementos homogéneos, el valor de la fuerza electromotriz generada depende solamente de la diferencia de temperatura entre la junta de medición y la junta de referencia.

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e. Ley de los materiales intermedios:

Si en un circuito de varios conductores la temperatura es uniforme desde un punto de soldadura a otro, la suma algebraica de todas las fuerzas electromotrices es totalmente independiente de los conductores metálicos intermedios y es la misma que si se pusieran en contacto directo tales puntos.

5. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR.

Multímetro: Utilizado en la experiencia para medir el voltaje que registran

las termocuplas debido a los cambios en la temperatura.

Termocupla Tipo K: Tiene un rango de temperatura de -200ºC a 1372ºC.

Posee buena resistencia a la oxidación.

Termómetro de mercurio

Pinzas

Cocinilla

Olla

Agua

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Energía eléctrica

6. PROCEDIMIENTO.

Medir con el termómetro la temperatura ambiente: (Ta) = 19ºC

Calentar agua en una olla

Colocar las termocuplas tipo “K” e instalarlas al multímetro y medir la

temperatura del termómetro de mercurio y el voltaje en el multímetro

Medir el milivoltaje, según un incremento de cada 5ºC.

7. RESULTADOS.

Utilizamos la TERMOCUPLA TIPO K

Voltaje Rectificado = Voltaje registrado + Voltaje por tablas de medio ambiente. Tambien se llama voltaje real

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TEMPERATURA AMBIENTETa: (℃) 19

Voltaje en Termocupla según tablas) Vab(Ta) (mV)0.758

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ELABORAR UNA TABLA COMPARATIVA DE LA TEMPERATURA LEÍDA CON EL TERMÓMETRO DE VIDRIO, V, VAB(T), T(SEGÚN TABLAS).

Termocupla Tipo K

Temperatura medida

VOLTAJE REGISTRADO

EN MULTIMETRO

Vab de Tab

Voltaje en termocupla

Vab (T)

TEMPERATURA SEGÚN TABLAS

T (ºC) V (mV) V (mV) (mV) T (ºC)25 0 0.758 0.758 1930 0.1 0.758 0.858 2235 0.4 0.758 1.158 2940 0.6 0.758 1.358 3445 0.8 0.758 1.558 3950 1 0.758 1.758 4455 1.3 0.758 2.058 5160 1.5 0.758 2.258 5665 1.7 0.758 2.458 6170 1.9 0.758 2.658 6575 2.1 0.758 2.858 7080 2.3 0.758 3.058 7585 2.5 0.758 3.258 8090 2.7 0.758 3.458 8592 2.9 0.758 3.658 90

8. CONCLUSIONES

Conocimos los tipos de medición de temperatura en concreto, la medición

por Termocuplas.

Comprobamos que las termocuplas son sensores de temperatura de uso

industrial común y fácil de utilizar que existe.

Las termocuplas K cubren un amplio rango de temperaturas.

No es recomendable usar termocuplas cuando es necesaria una lectura de

temperatura muy precisa pues la compensación de cero requerida por las

termocuplas introduce un margen de error

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9. CUESTIONARIO

a. ¿En promedio cuanto es el error entre la lectura indicada por el termómetro y el obtenido por la Termocupla? ¿A qué puede deberse el resultado?

El promedio de error en las últimas 9 medidas es de 6.62% se cataloga como error accidental esto de debido a falta de precisión por parte de los instrumentos de medición y en este caso el multímetro que se utilizo no fue propiamente de laboratorio si no de tipo industrial, por ello se justifica este margen de error.

b. Graficar la característica de voltaje de Termocupla (V) vs temperatura.

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Termocupla Tipo K

Temperatura medida

VOLTAJE REGISTRAD

O EN MULTIMETRO

Voltaje en termocupla

Vab (T)

TEMPERATURA SEGÚN TABLAS

T (ºC) V (mV) (mV) T (ºC)  ERROR55 1.3 2.058 51 8.0660 1.5 2.258 56 7.7265 1.7 2.458 61 7.4470 1.9 2.658 65 7.2075 2.1 2.858 70 6.8480 2.3 3.058 75 6.6785 2.5 3.258 80 6.5290 2.7 3.458 85 6.3892 2.9 3.658 90 2.79

 ERROR PROMEDIO

6.62%

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El Voltaje en función de la temperatura tiene una correlación directa y

lineal. Directamente proporcional. Lo cual indica que a medida que se

incrementa la temperatura hay un incremento de voltaje y este es

Directamente proporcional.

c. ¿Qué observaciones tiene con respecto al comportamiento de la Termocupla usada?

Es un instrumento que no presenta una alta precisión, es sensible a las interferencias de la corriente, su vida útil se reduce a elevadas temperaturas, etc.

d. Mencione algunas aplicaciones de usos de las termocuplas

La Termocupla K se usa típicamente en fundición y hornos a temperaturas menores de 1300°C, por ejemplo fundición de cobre y hornos de tratamientos térmicos.

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Las termocuplas tipo J se usan principalmente en la industria del plástico, goma (extrusión e inyección) y fundición de metales a bajas temperaturas (Zamac, Aluminio).

Las termocuplas R, S, B se usan casi exclusivamente en la industria siderúrgica (fundición de acero)

Finalmente las tipo T eran usadas hace algún tiempo en la industria de alimentos, pero hán sido desplazadas en esta aplicación por los Pt100

e. Mencione algunas aplicaciones de usos de los RTD tipo “Pt-100”

Se emplean en: la industria de alimentos en general (envasado, pasteurizado, cocción, conservación, etc.; también en circuitos de líquidos (aguas de enfriamiento, aceites, etc.; industria química (temperatura de reactivos) y cámaras de secado (textiles, alimentos, papel, etc.

En la industria de alimentos. En cámaras frigoríficas donde una desviación no detectada de la

temperatura podría producir algún daño grave.

f. ¿a qué temperatura hierve el agua en Arequipa? ¿Por qué no hierve a 100ºC?

La temperatura hierve a 92 °C, y se debe a que el punto de ebullición del agua es proporcional a la presión, y como Arequipa esta sobre el nivel del mar, disminuye la presión y por lo tanto su punto de ebullición

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