LABORATORIO N 3 MEDICION DE TEMPERATURA MEDIANTE EL PIRMETRO OPTICO Y DEL TERMOSTATO 1. OBJETIVOS. Realizar la medicin de temperatura mediante el pirmetro ptico, marca OMEGA Verificar el funcionamiento y el control ON OFF del termostato de montaje remoto, marca COEL

2. DESARROLLO. 1.- Con la ayuda del catlogo (data sheet) indique que funciones y mediciones se realizan con el pirmetro ptico OMEGA OS425-LS. Termmetro infrarrojo de no contacto OS425-LS

Simplemente se apunta el termmetro al blanco con la Lente (8) y presionando el botn (6) para la medida de la temperatura de la superficie.

Especificaciones Item Escner infrarrojo de no contacto Rango de medida -60 a +1000C (-76 a + 1832F) Rango de operacin 0 a +50C (32 a +122F) Exactitud 1.0C (1.8F) (Tobj=15-35C, Tamb=25C) Exactitud 2% de lectura o 2C (4F) cualquiera que sea mayor (Tobj=-33 1000C, Tamb=233C) Rango de emisitividad 0.95 predefinido ajustable 0.1 a 1 paso .01 Resolucin (-9.9 199.9C) 0.1C/0.1F Tiempo de respuesta (90%) 1 sec Distancia:Lugar 50:1 Nota: Debajo del campo electromagntico de 3V/m de 200 para 600 MHz, el mximo error es 10 C (18 F). 2.- Utilizando el pirmetro ptico, mida y anote la temperatura de cuatro prendas de vestir de diferentes colores, madera, ladrillo, plstico y dos tipos de metales (Hierro y aluminio), en la medicin vari el factor de emisitividad de acuerdo con la tabla del texto de la asigntura. Inicialmente ajuste la emisitividad para medir ropa y realice la medicin de todos los objetos indicados, posteriormente ajuste la emisitividad para medir madera y realice la medicin de todos los objetos y as sucesivamente. Asimismo, anote la temperatura mxima, temperatura mnima y diferencial en el periodo de medicin.Ropa: = 0,95 Tmin [C] Tdif [C] 21,6 0,3 24,3 0,2 24,3 1,8 24,8 1,4

Material Blanco Negro Celeste Rojo Ladrillo Plstico Hierro Aluminio Madera

T [C] 21,6 24,4 25 25,9 15,8 15,3 15,9 15,7 14,6

Tmax [C] 21,9 24,4 26,1 26,2

TAVG [C] 21,6 24,4 24,8 25,8

Tabla 1

Material Blanco Negro Celeste Rojo Ladrillo Plstico Hierro Aluminio Madera

T [C] 20,4 20,1 23,7 25,4 15,9 14,6 15,9 15,9 14,8

Tmax [C]

Ladrillo: = 0,95 Tmin [C] Tdif [C]

TAVG [C]

15,9

15,9

0

15,9

Tabla 2

Material Blanco Negro Celeste Rojo Ladrillo Plstico Hierro Aluminio Madera

T [C] 21,6 21,6 24,8 26,7 15,8 14,7 15,6 15,5 14,9

Tmax [C]

Madera: = 0,9 Tmin [C] Tdif [C]

TAVG [C]

14,9

14,7Tabla 3

0,3

14,8

Material Blanco Negro Celeste Rojo Ladrillo Plastico Hierro Aluminio Madera

T [C] 21 22,3 24,4 25,7 15,9 15 15,9 15,8 14,7

Tmax [C]

Plstico: = 0,95 Tmin [C] Tdif [C]

TAVG [C]

15,3

15,1

0,2

15,1

Tabla 4

Material Blanco Negro Celeste Rojo Ladrillo Plstico Hierro Aluminio Madera

T [C] 10,9 24,7 31,8 32,7 10,3 7,6 11,3 10,9 8

Tmax [C]

Aluminio: = 0,4 Tmin [C] Tdif [C]

TAVG [C]

11,9

9,9Tabla 5

2

11,3

Material Blanco Negro Celeste Rojo Ladrillo Plastico Hierro Aluminio Madera

T [C] 32,4 35,2 40,6 42,6 -2,3 -10,3 1,8 -0,8 -8,1

Tmax [C]

Hierro: = 0,2 Tmin [C] Tdif [C]

TAVG [C]

1,8

-0,6

2,3

0,8

Tabla 6

3.- Determine cmo funciona el termostato COEL con la ayuda de su catlogo y posteriormente aplique el termostato para el control de temperatura ON OFF, cuyos set points sean de 65 C y 105C. Fijacin del puntero de Control: Para ajustar el set point (puntero de fijacin) para el control de temperatura basta con girar y posicionar la flecha naranja sobre el valor de temperatura deseado. Funciones de la parte frontal:

Control P (proporcional):

Dentro de la banda proporcional, la potencia aplicada en la carga vara entre 0 a 100%, proporcionalmente a una diferencia (desvi) entre el set point y una medida del sensor, o es, una salida que permanecer ligada o desligada a los tiempos controlados (tiempo del ciclo) para aplicar en la carga una potencia solicitada para el control P. Por encima de la banda proporcional la potencia de salida ser 0% (desenergizada), y por debajo de esta banda la salida ser 100% (energizada). Se indica para procesos dinmicos, resultando en una estabilizacin de temperatura en un largo tiempo. Esta banda es ajustable de 0.2 al 10% de fon de escala.

Dimensiones y esquema elctrico:

Datos tcnicos:

Pruebas de Laboratorio:

N 1 2 3 4 5 6

1ra Prueba ON 67 67,2 66,5

65C OFF 60

64,9 64,5Tabla 1

N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

2da Prueba ON 66,6

65C OFF 66 68,4 3ra Prueba ON 76,1 75,5 75,1 74,4 74 73,1 72,7Tabla 3

69,3 70,3 70,6 73,1 73,1 72,9 72,7 72,1 71,4 71,1 70,6 70,1Tabla 2

N 1 2 3 4 5 6 7 8

65C OFF 68,9

N 1 2

1ra Prueba ON 107,4Tabla 4

105C OFF 101,1

N 1 2

2da Prueba ON 109,3Tabla 5

105C OFF 103,1

N 1 2

3ra Prueba ON 110,2Tabla 6

105C OFF 105,4

Forme 3 grupos de estudiantes. Los estudiantes deben bajar de internet del blog del docente los catlogos del pirmetro y termostato. 3. CUESTIONARIO. 1.- Explique con sus propias palabras como se mide la temperatura y que funciones de programacin tiene el pirmetro ptico. La explicacin se har en los siguientes puntos (conociendo ya los botones que debemos pulsar para las diferentes funciones): Primero ajustar a la emisitividad del objeto a medir (botn 1).

Las funciones que nos muestra o que se despliegan en la pantalla del pirmetro ptico son la temperatura: mxima, mnima, diferencia entre la mxima, mnima y promedio (botn 5). Ajustar valores de alarma lata / baja respecto a las temperaturas de valor alto/ bajo (botn 4/2). Finalmente, simplemente se apunta el termmetro al blanco con la lente (8) y presionando el botn (6) para la medida de la temperatura de la superficie.

2.- Explique con sus propias palabras como funciona el termostato COEL. Antes de instalar el equipo se debe identificar si est conectado la termocupla correspondiente en los terminales 6 y 8 (en nuestro caso la termocupla que se utilizo era del tipo: J). Su funcionamiento est basado en la fijacin de temperatura con su perilla de fijacin (set point), para el control de temperatura basta con girar y posicionar la flecha naranja sobre el valor de temperatura deseado, para que as, con tal valor de control el rel SPDT pueda accionarse. El led Geral: indica instrumento energizado. El led P1: indica el estado de la salida de control.

3.- Realizar una breve investigacin sobre la aplicacin industrial (por lo menos dos aplicaciones) de los pirmetros pticos y los termostatos. Pirmetros pticos: Con los pirmetros pticos se logran importantes aplicaciones para los procesos industriales de alta temperatura, tales como: Los pirmetros, como ya se haba mencionado, se utilizan para medir temperaturas muy elevadas sin la necesidad de contacto fsico y dependiendo del rango deseado se elige uno de los tipos de pirmetros ya que los pirmetros de radiacin total tienen un mayor rango que los pticos. El pirmetro de radiacin se puede recomendar en lugar del termoelctrico en los casos siguientes: Donde un par termoelctrico sera envenenado por la atmsfera de horno. Para la medida de temperaturas de superficies. Para medir temperaturas de objetos que se muevan. Para medir temperaturas superiores a la amplitud de los termopares. Cuando se requiere gran velocidad de respuesta a los cambios de temperatura.

Donde las condiciones mecnicas (vibraciones, choques, etc.) acorten la vida de un par termoelctrico caliente.

En la industria del vidrio: Se necesita controlar la temperatura en sus procesos, es por ello que se emplean pirmetros, de los cuales segn la capa de vidrio que se desea medir, se elige el tipo de pirmetro, debido a que en diferentes longitudes de onda se alcanzan diferentes profundidades. Pirmetros con detectores de silicio alcanzan profundidades en vidrio para ventanas de unos 190mm aproximadamente.

Acero: La carga del horno es una mezcla de materiales slidos y metales fundidos a diferentes temperaturas. Esto hace que tengan una emisividad diferente, parmetro necesario para la precisin absoluta de la medicin de la temperatura. La monitorizacin de la temperatura del metal fundido antes y durante el vaciado asegura las propiedades metalrgicas correctas. Los pirmetros pticos permiten al operario la visin del proceso de fundicin, la temperatura de las paredes del horno y la medicin de temperaturas en diferentes puntos de la carga. Los pirmetros pticos proporcionan la mxima flexibilidad en la medicin de temperaturas que puede ser usado para la monitorizacin de la zona de fundicin, la temperatura del material y un continuo diagnstico de la capa de refraccin. En el horno, el pirmetro ptico proporciona la perfecta combinacin no slo para ver la llama, monitorizar la direccin y el tamao, tambin comprobando el efecto en la alimentacin, siendo ms eficiente el carburante. De ah la importancia de los pirmetros pticos que, junto con los sensores de desplazamiento y de fibra ptica, incrementan la optimizacin del trabajo aportando las mejores soluciones para este sector

Termostatos: La aplicacin que tienen los termostatos en procesos industriales son: En hornos industriales. Sistemas de calefaccin. Acondicionadores de aire. Conductos climatizacin. Calentadores.

Calderas Termos. Armarios calientes. Calienta tapas.

Los termostatos tambin se usan para controlar la refrigeracin del agua que pasa por el radiador de los motores industriales de combustin enfriados por agua. Termostato, dispositivo que regula automticamente la temperatura de un sistema, mantenindola constante o varindola dentro de un rango especfico. Los termostatos se usan mucho en hornos industriales, sistemas de calefaccin y en otras aplicaciones de ingeniera en las que un proceso debe tener lugar a temperaturas controladas. Los termostatos tambin se usan para controlar la refrigeracin del agua que pasa por el radiador de los motores enfriados por agua. 4.- Con las mediciones realizadas en el desarrollo elabore tablas y calcule los errores en la medicin debido al factor de emisitividad. Error debido al factor de emisitividad.Ropa: 0,95 Blanco Negro Celeste Rojo 0.95 Ladrillo 0,95 Plstico 0,9 Madera 0,4 Aluminio 0,2 Hierro Ladrillo: 0,95 5,56 17,62 5,20 1,93 Madera: 0,9 0 11,48 0,80 -3,09 Plstico: 0,95 Aluminio: 0,4 2,78 49,54 8,81 -1,23 2,60 -27,20 0,97 -26,25 Aluminio: 0,4 35,22 Aluminio: 0,4 49,16 Hierro: 0,2 50,00 44,26 62,40 64,48

Ropa: 0,95 Madera: 0,9 Plstico: 0,95 0,63 0,63 0,31 Ropa: 0,95 -2,34 Ropa: 0,95 2,01 Ropa: 0,95 44,04 Ropa: 0,95 783,33 Ladrillo: 0,95 2,34 Ladrillo: 0,95 0,67 Ladrillo: 0,95 45,87 Ladrillo: 0,95 783,33

Hierro: 0,2 114,47 Hierro: 0,2 168,90

Madera: 0,9 1,67

Plstico: 0,95 1,34 Madera: 0,9 42,20 Madera: 0,9 766,67

Aluminio: 0,4 Hierro: 0,2 46,31 154,36 Hierro: 0,2 107,34

Plstico: 0,95 44,95

Plstico: 0,95 Aluminio: 0,4 783,33 527,78

5.- Investigue como se aplican los pirmetros pticos, en el mantenimiento preventivo elctrico y mecnico de los equipos, mencione por lo menos 3 aplicaciones.

6.- Investigue brevemente que son los termgrafos. Termgrafo Instrumento para registrar las variaciones de temperatura en funcin del tiempo. El elemento sensible a la temperatura es un doble anillo bimetlico cuya caracterstica principal es el bajo coeficiente de retardo (permite registrar variaciones rpidas de temperatura) Dicho elemento, que puede ser fcilmente calibrado, est ubicado fuera de la caja de modo de permitir una buena exposicin y se encuentra debidamente protegido contra golpes accidentales. El reloj, con 8 das de autonoma, est fijado a la base del instrumento y por lo tanto, para reemplazar la faja diagramada, slo es necesario retirar el tambor de registro. Un engranaje doble rebatible, colocado bajo el tambor, permite variar el perodo de registro de diario a semanal. Las fajas diagramadas poseen las divisiones de tiempo necesarias para uso diario y semanal. Descripcin Instrumento registrador de variaciones de temperatura constitudo por:

Doble anillo bimetlico de 15 mm. de altura cada uno y 320; con tratamiento especial anticorrosivo. Sistema de transmisin, soportes y palancas de bronce cromado y acero inoxidable. Brazo porta pluma de acero inoxidable con pluma registradora de alpaca. Caja tipo vitrina de fundicin de aluminio con tratamiento anticorrosivo pintado a alta temperatura (120 C), con vitrina de plexigls de amplia visibilidad.

4. CONCLUSIONES. Acabados los ensayos de laboratorio se concluye que: Pirmetro ptico OMEGA: El pirmetro es compacto, duradero y fcil de usar tan solo con apuntar, oprimir el gatillo y podr leer las temperaturas reales de superficies en menos de 1 seg. Puede medir sin peligro alguno la temperatura de la superficie de objetos calientes, peligrosos o de difcil acceso, sin tener q tocarlos. Los termmetros de rayos infrarrojos miden la temperatura de la superficie de un objeto. El sistema ptico de la unidad detecta energa emitida, reflejada y transmitida las cuales son captadas y enfocadas hacia un detector. El sistema electrnico de la unidad convierte la informacin en una lectura de temperatura, la cual se muestra en la unidad. El lser es exclusivamente para apuntar (como mira).

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La emisitividad es un trmino empleado para describir las caractersticas de los materiales en cuanto a emisin de energa. La mayora de los materiales orgnicos y las superficies pintadas u oxidadas tienen una emisitividad de 0.95. El laser circular consta de ocho puntos laser que forman un circulo para mostrar el rea que se est midiendo. Un punto laser nico seala el centro del rea de medida. En condiciones de baja iluminacin pueden verse otros puntos laser de menor intensidad alrededor del laser circular. Ser pudo comprobar que un pirmetro ptico es un elemento que sirve para medir la temperatura de los cuerpos por medio de la radiacin, la medicin varia conforma se varia el valor de la emisitividad. Se puede concluir que para valores diferentes de emisitividad del material se obtiene valores errneos, que si estos valores de emisitividad son muy alejados al real los errores crecen proporcionalmente a del valor real al valor establecido. Entonces se debe tomar en cuenta para la programacin de emisitividad que se debe conocer previamente: El material a ser medido, La rugosidad de la superficie, La geometra del objeto, El ngulo de incidencia con el cual el termmetro observa al objetivo (respecto a la normal a su superficie). Se logra conocer el instrumento tanto su programacin como los errores de programacin.

Termostato COEL: Se logro evidenciar que los termistores se pueden aplicar en el control de temperatura de procesos, esto sucede por medio de una disposicin entre un rel, y un termostato, el termostato mide la temperatura y cuando alcanza el nivel limite manda la seal para que se accione el rel y permita el control de temperatura Es suficiente ajustar el set point para el control de temperatura. Tal control de temperatura controla un circuito exterior en funcin al comportamiento de la temperatura Se puede graduar su banda proporcional con el trimpot situada en su interior. Es importante la verificacin tcnica de los tipos de medidores industriales para su posterior compra y uso en la industria de trabajo.

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BIBLIOGRAFIA [1] MEDIDA DE TEMPERATURAS. JAIME PLANAS ROSSELLO. [2] INSTRUMENTACIN ELT-3842 XELIER TAPIA G. [3] www.omega.com [4] www.coel.com.br [5] http://edison.ucting.udg.mx/tusideas/gmercado/termopar.html [6] http://instserv.com/orphn/rmocoupl.htm [7] tacograferos.blogspot.com/2011/03/termografo.html [8] http://www.pce-iberica.es/medidor-detalles-tecnicos/instrumento-de-humedad/termografo-pce-ht110.htm [9] http://www.pce-instruments.com/espanol/instrumentos-de-medida/medidores/pirometros-optrisgmbh-pirometro-ms-pro-det_97793.htm