Instrumentación 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:
Pt 100 TC J
TC K
Termistor
Sonda de Referencia
Terminales Resistencia de Calefacción
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
R
( )
R
( )
R1
RX RO
R2
0
TX
T (°C)
Característica del sensor Pt100
T1
Característica del Termistor NTC 1
R x
R0
(1 T x )
R0: resistencia a 0ºC Rx : resistencia a T x en ºC : Coeficiente de temperatura en ºC -1
T (°C)
T2
R2
R e
T 2
T 1 1
1
R1: resistencia a T 1 en ºK R2: resistencia a T 2 en ºK : Coeficiente de temperatura en ºK
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. 2.
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. 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) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270
J(mV)
K(mV)
t(segundos) 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550
J(mV)
Tabla 2 Tiempo de respuesta de las termocuplas J y K
K(mV)
t(s) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300
Pt 100 ()
t(s)
Pt 100 ()
t(s)
Termistor ()
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150
310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600
t(s)
Termistor ()
155 160 165 170 175 180 185 190 195 200 205 210 215 220 225 230 235 240 245 250 255 260 265 270 275 280 285 290 295 300
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. Referencias.
1 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.
