Post on 10-Feb-2018
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
1/35
Instrumentacin industrial
III Ciclo
TERMOCUPLA TIPO R
Tercer ciclo
C15 - 3
Profesor: Alvarado Andrade, Manuel Martn
Integrantes:
Rojas Armaula, Jos Enrique
Rojas Dominguez, Cristhian Hipolito
Rudas Caja Segundo, Victor
Snchez Zarria, Diego Eugenio
Sandoval Rodriguez, Cristian Isaas
2013-II
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
2/35
INTRODUCCIN
Las termocuplas son ampliamente usadas como sensores de temperatura.
Son econmicos.
Intercambiables.
Tienen conectores estndar Capaces de medir un amplio rango de temperaturas.
Limitacin en la exactitud (errores del sistema inferiores a un grado
centgrado son difciles de obtener).
El grupo de termopares conectados en serie recibe el nombre de termopila.
Tanto los termopares como las termopilas son muy usados en aplicaciones de
calefaccin a gas.
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
3/35
NDICEPARTE I
1.1 FUNDAMENTOTERICO01
1.2 MATERIALES01
1.3 RESULTADOS DE LABORATORIO.02
Tabla 1: psi vs bar02
Tabla 2: Manmetro de tubo y cubeta Hg vs Calibrador neumtico H2O03
Tabla 3: Manmetro Digital (Hg) vs Calibrador neumtico (psi) ..04
Tabla 4: Hg vs KPa.05
PARTE II
2.1 FUNDAMENTO TERICO..06
2.2PROCEDIMIENTO...07
1. Transductor PX6052 hilos.072. Transductor PX2423 hilos.083. Transductor PX2364 hilos.09
APLICACIONES..10
Observaciones12
Conclusiones..12
Recomendaciones..12
Bibliografa...13
Anexos..14
TERMOCUPLA R
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
4/35
OBJETIVOS
El correcto uso de la termocupla R en los ambientes
correspondientes.
Conocer las aplicaciones de estos instrumentos.
Investigar y determinar caractersticas de la composicin y de laspartes de la termocupla R.
DESCRIPCIN
Determinacin del tipo de ambiente o atmosfera en el cual se adaptan mejor
estos sensores (tipo R). Con lo que respecta a qumica y fsica es decir sucomposicin y reas de trabajo (fsica).
Antes de resolver esto debemos tener en cuenta los siguientes conceptos
Atmosferas Oxidantes
Nos referimos a una atmosfera oxidante cuando esta es
rica en oxgeno en esta combustin el oxgeno queda libre
sin combinarse con otros elementos y de esta manera se
puede realizar una combustin completa.
Por ejemplo en un horno elctrico tendramos siempre una
atmosfera oxidante (rica en oxigeno).
Atmosferas Inertes O Reductoras
Una atmosfera inerte es la que carece de oxigeno por lo
cual la combustin es incompleta.
En este caso las termocuplas se contaminan con gases
reductores como el hidrgeno y en poco tiempo la
calibracin va derivando. En estas atmsferas es necesario
el uso de una vaina no metlica (para los termopares).
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
5/35
EFECTO SEEBECK:
Un termopar es un circuito formado por dos metales distintos que produce un
voltaje que es funcin de la diferencia de temperatura entre uno de los
extremos denominado "punto caliente" y el otro denominado "punto fro".
Uniones de termopares con soldadura de estao gracias a la ley de los metales
intermedios.
No es posible conectar un voltmetro al termopar para medir este voltaje:
La conexin a las guas del voltmetro har una segunda unin no
deseada.
Compensacin de unin fra (CUF).
La temperatura de la unin fra:
Generalmente detectada por un termistor de precisin; comparacin;temperatura verdadera en el extremo del termopar.
Ocasionalmente en la CUF se usa un sensor de temperatura
semiconductor.
Cualquier error en la medicin de la temperatura de la unin fra
terminar en el error de la temperatura medida en el extremo del
termopar.
El efecto Seebeck es la
conversin de diferencias
detemperatura directamente
aelectricidad.
Seebeck descubri que la aguja de unabrjula se desviaba cuando se formaba
un circuito cerrado de dos metales unidos en dos lugares con una diferencia de
temperatura entre las uniones. Esto se debe a que los metales responden
diferentemente a la diferencia de temperatura, creando una corriente de
circuito, que produce uncampo magntico.Seebeck, aun as, en ese momento
no reconoci all una corriente elctrica implicada, as que llam al fenmeno el
efecto termomagntico, pensando que los dos metales quedaban
magnticamente polarizados por el gradiente de temperatura. El fsico
http://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Br%C3%BAjulahttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Seebeck_effect_circuit.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Campo_magn%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Br%C3%BAjulahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electricidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperatura7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
6/35
DansHans Christian Orstedjug un papel vital en la explicacin y concepcin
del trmino termoelectricidad.
El efecto es que unvoltaje,laFEM termoelctrica, se crea en presencia de una
diferencia detemperatura entre dos metales osemiconductores diferentes.
Esto ocasiona una corriente continua en los conductores si ellos forman un
circuito completo. El voltaje creado es del orden de
variosmicrovoltios porkelvin de diferencia. Una de esas combinaciones,cobre-
constantn, tiene un coeficiente Seebeck de 41 microvoltios por kelvin a
temperatura ambiente.
(que puede estar en varias configuraciones diferentes y regirse por la mismaecuacin), el voltaje obtenido puede ser derivado de:
SAy SBson loscoeficientes Seebeck (tambin llamadospotencia
termoelctricao termopotencia) de los metales A y B en funcin de la
temperatura, y T1y T2son las temperaturas de las dos uniones.
Los coeficientes Seebeck no son lineales en funcin de la temperatura, y
dependen de la temperatura absoluta, material y estructura molecular de los
conductores. Si los coeficientes Seebeck son efectivamente constantes para el
rango de temperatura medido, la frmula anterior puede aproximarse como:
El efecto Seebeck se usa comnmente en dispositivos
llamadostermopar (porque est hecho de un acople o unin de materiales,
generalmente metales) para medir una diferencia de temperatura directamente
http://es.wikipedia.org/wiki/Hans_Christian_%C3%98rstedhttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Constant%C3%A1nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Termopotenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Termoparhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Seebeck_effect_circuit_2.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Termoparhttp://es.wikipedia.org/wiki/Termopotenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Constant%C3%A1nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Kelvinhttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Temperaturahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Voltajehttp://es.wikipedia.org/wiki/Hans_Christian_%C3%98rstedhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Seebeck_effect_circuit_2.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Seebeck_effect_circuit_2.svg7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
7/35
o para medir una temperatura absoluta colocando un extremo a una
temperatura conocida. Una sonda metlica mantenida a una temperatura
constante en contacto con un segundo metal de composicin desconocida
puede clasificarse por este efecto TE. Instrumentos de control de calidad
industriales usan este efecto Seebeck para identificar aleaciones metlicas.
Esto se conoce como clasificacin Termoelctrica de aleacin.
Varios termopares cuando se conectan en serie son llamadostermopila,la cul
se construye a veces para aumentar el voltaje de salida ya que el voltaje
inducido sobre cada acople es bajo.
Este es tambin el principio de trabajo detrs de losdiodos trmicos y
generadores termoelctricos (tales como los generadores termoelctricos de
radioistopos o GTR) los cuales se usan para crear potencia a partir de la
diferencia de calor.
El efecto Seebeck se debe a dos efectos difusin de portador de
cargay arrastre de fonones(descritos abajo). Si ambas conexiones se
mantienen a la misma temperatura, pero una conexin se abre y cierra
peridicamente, se mide unvoltaje AC,el cul es tambin dependiente de la
temperatura. Esta aplicacin de lasonda Kelvin a veces se usa para demostrar
que la fsica subyacente solo necesita una unin. Y este efecto se ve an si los
alambres solo se acercan, pero no se tocan, as no se necesita difusin.
TERMOPOTENCIA
LaTermopotencia,potencia termoelctrica, o coeficiente Seebeckde un
material mide la magnitud de un voltaje termoelctrico inducido en respuesta a
una diferencia de temperatura a travs de ese material, la termopotencia tiene
unidades de (V/K), aunque en la prctica es ms comn usar microvoltios por
kelvin. Los valores en los cientos de V/K, negativos o positivos, son tpicos debuenos materiales termoelctricos. El trmino termopotencia es un nombre
errado ya que mide el voltaje o campo elctrico inducido en respuesta a la
diferencia de temperatura, no a la potencia elctrica. Una diferencia de
temperatura aplicada causa portadores cargados en el material, si
hayelectrones ohuecos, para difundirse desde el lado caliente al lado fro,
similar al gas clsico que se expande cuando se calienta. Portadores mviles
cargados migran al lado fro dejando atrs su ncleo inmvil opuestamente
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Termopila&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Diodo_t%C3%A9rmico&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Generador_termoel%C3%A9ctrico_de_radiois%C3%B3toposhttp://es.wikipedia.org/wiki/Generador_termoel%C3%A9ctrico_de_radiois%C3%B3toposhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sonda_Kelvin&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Termopotenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hueco_de_electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Hueco_de_electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Termopotenciahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Sonda_Kelvin&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Generador_termoel%C3%A9ctrico_de_radiois%C3%B3toposhttp://es.wikipedia.org/wiki/Generador_termoel%C3%A9ctrico_de_radiois%C3%B3toposhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Diodo_t%C3%A9rmico&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Termopila&action=edit&redlink=17/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
8/35
cargado al lado caliente dando origen as al voltaje termoelctrico
(termoelctrico se refiere al hecho que el voltaje es creado por una diferencia
de temperatura). Puesto que una separacin de carga tambin crea un
potencial elctrico, la acumulacin de portadores cargados en el lado fro
finalmente cesa en algn valor mximo ya que existe una cantidad de
portadores cargados derivados movidos al lado caliente como resultado del
campo elctrico en equilibrio. Solo un incremento en la diferencia de
temperatura puede reanudar una acumulacin de ms portadores de carga en
el lado fro y as conllevar a un incremento en el voltaje termoelctrico.
Casualmente la termopotencia tambin mide laentropa por portador de carga
en el material. Para ser ms especficos, la capacidad trmica electrnica molar
parcial se dice que es igual a la potencia termoelctrica absoluta multiplicada
por el negativo de la constante de Faraday.
La termopotencia de un material representada por (o a veces por ),
depende de la temperatura y estructura cristalina del material. Tpicamente los
metales tienen termopotencias bajas porque la mayora tiene bandas medio
llenas. Ambos electrones (cargas negativas) y huecos (cargas positivas)
contribuyen al voltaje termoelctrico inducido as se cancelan cada uno con la
contribucin al voltaje de otro y hacerlo pequeo. En cambio,
lossemiconductores pueden estardopados con una cantidad en exceso de
electrones o huecos y as se puede tener grandes valores positivos o negativosde la termopotencia segn la carga de los portadores en exceso. El signo de la
termopotencia puede definir que portadores cargados domina el transporte
elctrico en ambos metales y semiconductores.
Si la diferencia de temperatura entre los dos extremos de un material es
pequea, entonces la termopotencia de un material se define
(aproximadamente) como:
y un voltaje termoelctrico se ve en los terminales. As se puede escribir
una relacin del campo elctrico y el gradiente de temperatura , por la
aproximacin de la ecuacin:
http://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa_(termodin%C3%A1mica)http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Dopaje_(semiconductores)http://es.wikipedia.org/wiki/Semiconductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa_(termodin%C3%A1mica)7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
9/35
En la prctica raramente se mide la termopotencia absoluta del material de
inters. Debido a que los electrodos conectados al multmetro se pueden
colocar en el material para de medir el voltaje termoelctrico. El gradiente de
temperatura tambin induce un voltaje termoelctrico a travs de una de las
puntas de los electrodos. Por lo tanto la termopotencia medida incluye una
contribucin de la termopotencia del material de inters y del material de los
electrodos de medida. La termopotencia medida es entonces una contribucin
de ambos y puede ser escrita como:
Lossuperconductores tienen termopotencia cero pues los portadores cargados
no producenentropa.Esto permite una medicin directa de la termopotencia
absoluta del material de inters, ya que es la termopotencia de todo el termopar
tambin. Adems, una medida del coeficiente Thomson, , de un material
puede tambin producir la termopotencia a travs de la relacin:
La termopotencia es un parmetro importante del material que determina la
eficiencia de latermoelectricidad de un material. Un mayor voltaje
termoelctrico inducido para un gradiente de temperatura dado conllevar a
una mayor eficiencia. Lo ideal es desear valores de termopotencia muy
grandes ya que solo se necesita una cantidad pequea de calor para crear un
voltaje grande. Este voltaje se puede usar para producir potencia.
Difusin de portadores de carga
LosPortadores de Carga en los materiales (electrones en metales, electrones y
huecos en los semiconductores, iones en los conductores inicos) se difundirn
cuando un extremo de un conductor est a una temperatura diferente del otro.
Portadores calientes se difundirn desde el extremo caliente al extremo fro,
pues hay menor densidad de portadores calientes en el extremo fro del
conductor. Portadores fros se difundirn desde el extremo fro al extremo
caliente por la misma razn.
Si el conductor dejara alcanzar elequilibrio termodinmico, este proceso
resultara en la distribucin uniforme de calor a travs del conductor
(vertransferencia de calor). El movimiento de calor (en la forma de portadores
http://es.wikipedia.org/wiki/Superconductividadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa_(termodin%C3%A1mica)http://es.wikipedia.org/wiki/Termoelectricidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Portador_de_cargahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_equilibrio_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_equilibrio_termodin%C3%A1micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Portador_de_cargahttp://es.wikipedia.org/wiki/Termoelectricidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Entrop%C3%ADa_(termodin%C3%A1mica)http://es.wikipedia.org/wiki/Superconductividad7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
10/35
cargados) de un extremo al otro se llamacorriente de calor. As como
portadores de carga movindose, es tambin unacorriente elctrica.
En un sistema donde ambos extremos se mantienen a diferencia constante de
temperatura (una corriente constante de calor de un extremo a otro), hay es
una difusin constante de portadores. Si la razn de difusin de portadores
calientes y fros en direcciones opuestas es igual, all no sera un cambio neto
en la carga. Pero, la difusin de carga sedispersa con impurezas,
imperfecciones, y vibraciones de la red cristalina (fonones). Si la dispersin
depende de la energa, los portadores calientes y fros se difundirn a razones
diferentes. Esto crea una densidad mayor de portadores a un extremo del
material, y la distancia entre las cargas positivas y negativas produce una
diferencia de potencial; un voltaje electrosttico.
Este campo elctrico, sin embargo, se opone a la dispersin desigual de
portadores, y se alcanza un equilibrio donde el nmero neto de portadores
difundidos es cancelado por el nmero neto de portadores movindose en
direccin opuesta desde el campo electrosttico. Esto indica que la
termopotencia de un material depende grandemente de las impurezas,
imperfecciones, y cambios estructurales (el cual frecuentemente vara entre
ellos mismos con la temperatura y el campo elctrico), y la termopotencia de un
material es la coleccin de muchos efectos diferentes.
Al principio los termopares eran metlicos, pero ms recientemente dispositivos
termoelctricos se desarrollan de elementos semiconductores alternados tipo-p
y tipo-n conectados por interconectores metlicos como se dibuja en la figura
de abajo. Las uniones de los semiconductores son comunes especialmente en
dispositivos de generacin de potencia, mientras que las uniones metlicas son
ms comunes en medidas de temperatura. La carga fluye a travs del elemento
tipo-n, cruza una interconexin metlica, y pasa al elemento tipo-p. Si se
suministra una fuente de potencia, el dispositivo termoelctrico puede actuarcomo un enfriador, como en la figura izquierda de abajo. Esto es el efecto
Peltier, descrito en la prxima seccin. Los electrones en el elemento tipo-n se
movern a la direccin opuesta de la corriente y los huecos en el elemento tipo-
p se movern en la direccin de la corriente, ambos removiendo calor de un
lado del dispositivo. Si se suministra una fuente de calor, el dispositivo
termoelctrico puede funcionar como un generador de potencia, como en la
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Corriente_de_calor&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Dispersi%C3%B3n_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Fon%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fon%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Dispersi%C3%B3n_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Corriente_de_calor&action=edit&redlink=17/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
11/35
figura derecha de abajo. La fuente de calor conducir electrones en el elemento
tipo-n hacia la regin ms fra, as se crea una corriente a travs del circuito.
Los huecos en el elemento tipo-p fluirn entonces en la direccin de la
corriente. La corriente se puede usar para impulsar una carga, as se convierte
la energa trmica en energa elctrica.
Arrastre de fonones
Losfonones no estn siempre en equilibrio trmico local; se mueven contra el
gradiente trmico. Pierden momento por la interaccin con electrones (u otros
portadores) e imperfecciones en el cristal. Si la interaccin fonn-electrn
predomina, los fonones tendern a empujar los electrones a uno de los
extremos del material, perdiendo momento en el proceso. Esto aporta al campo
elctrico ya presente. Este aporte es el ms importante en la regin de
temperatura donde predomina la dispersin fonn-electrn. Esto pasa por:
donde: Des la temperatura de Debye. A menores temperaturas hay menos
fonones disponibles para arrastrar, y a mayores temperaturas tienden a perder
momento en dispersiones fonn-fonn en vez de dispersiones fonn-electrn.
Esta regin de la termopotencia contra la funcin de temperatura es altamente
variable bajo un campo magntico.
http://es.wikipedia.org/wiki/Fon%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_de_Debyehttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermoelectric_Cooler_Diagram.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermoelectric_Generator_Diagram.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermoelectric_Cooler_Diagram.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermoelectric_Generator_Diagram.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermoelectric_Cooler_Diagram.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermoelectric_Generator_Diagram.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermoelectric_Cooler_Diagram.svghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Thermoelectric_Generator_Diagram.svghttp://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_de_Debyehttp://es.wikipedia.org/wiki/Fon%C3%B3n7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
12/35
ESPN DE EFECTO SEEBECK Y BATERAS MAGNTICAS
Fsicos han descubierto recientemente que calentar un lado de una barra de
nquel-hierro magnetizada permite a electrones reacomodarse segn sus
espines. Esto as llamado espn de efecto Seebeck podra dar lugar a bateras
que generen corrientes magnticas, en vez de corriente elctrica. Una fuente
de corriente magntica podra ser til especialmente para el desarrollo de
dispositivosespintrnicos,el cual usa corrientes magnticas a fin de reducir el
recalentamiento en chips de computador, pues, a diferencia de corrientes
elctricas, corrientes magnticas no generan calor.
El efecto Seebeck realmente es una mezcla de los efectos Peltier y Thomson.
De hecho, en 1854 Thomson hall las dos relaciones, ahora llamadas
relaciones de Thomson o Kelvin, entre los coeficientes correspondientes. La
temperatura absoluta T, el coeficiente de Peltier y el coeficiente
Seebeck Sse relacionan por la primera relacin de Thomson
que predijo el efecto Thomson antes de que fuera realmente formalizado. Estos
se relacionan al coeficiente Thomson por la segunda relacin de Thomson
El tratamiento terico de Thomson de la termoelectricidad es notable por el
hecho de que es quiz el primer intento por crear una teora sensata de
termodinmica irreversible (termodinmica del no equilibrio). Esto pas en el
momento en que Clausius, Thomson, y otros estaban introduciendo y afinando
el concepto de entropa.
FIGURA DE MRITO
Lafigura de mrito para dispositivos termoelctricos se define como:
,
donde es la conductividad elctrica, es la conductividad trmica, y Ses el
coeficiente Seebeck o termopotencia (por convencin en V/K). Es ms comn
http://es.wikipedia.org/wiki/Espintr%C3%B3nicahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Termodin%C3%A1mica_del_no_equilibrio&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Figura_de_m%C3%A9rito&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Figura_de_m%C3%A9rito&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Termodin%C3%A1mica_del_no_equilibrio&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Espintr%C3%B3nica7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
13/35
expresarla como la figura de mrito adimensionalZT multiplicndola con la
temperatura promedio ( ). Mayores valores de ZT indican mayor
eficiencia termodinmica, segn ciertas disposiciones, en particular el requisito
de que los dos materiales del par tengan valores Zsimilares. ZTes por lo tanto
una figura muy conveniente para comparar la eficiencia del potencial de
dispositivos usando materiales diferentes. Valores de ZT=1 se consideran
buenos, y valores de al menos en el rango de 3-4 se consideran esenciales
para que la termoelectricidad compita con la generacin mecnica y
refrigeracin en eficiencia. Hasta ahora, los mejores valores ZTreportados
estn en el rango de 2-3. Mucha de la investigacin en materiales
termoelctricos se enfoca en aumentar el coeficiente Seebeck y reducir la
conductividad trmica, especialmente manipulando la nanoestructura de los
materiales.
EFICIENCIA DE DISPOSITIVOS
La eficiencia de un dispositivo termoelctrico para generar electricidad se da
por , definida como
, y
donde THes la temperatura de la unin caliente y TCes la temperatura de la
superficie que se enfra. ZTes la figura de mrito adimensional modificada que
ahora considera la capacidad termoelctrica de ambos materialestermoelctricos usados en dispositivos para generar potencia, y definida como
donde es la resistividad elctrica, es la temperatura promedio entre las
superficies caliente y fra, y los subndices n y p, indican propiedades
relacionadas con los materiales termoelctricos semiconductores tipo n y p,
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
14/35
respectivamente. Es importante notar que la eficiencia de un dispositivo
termoelctrico se limita por laeficiencia de Carnot(por ello los trminos THand
TCen max), pues los dispositivos termoelctricos son mquinas de calor
inherentemente. ElCOP- Coefficient Of Performance (en ingls Coeficiente De
Rendimiento) de sistemas actuales es pequeo, variando de 0.3 a 0.6.
LINEALIZACIN
Energa generada por un termopar es una funcin no lineal de la
temperatura.
Aproximar por un polinomio complejo (de 5 a 9 orden dependiendo
del tipo de termopar).
Los mtodos analgicos son usados en medidores de bajo costo.
TERMOCUPLA TIPO R
Gran aceptacin en las aplicaciones industriales de alta temperatura
debido a su elevado poder termoelctrico en estas condiciones.
Termoelemento positivo: Pt87%, Rh13%.
Termoelemento negativo: Pt100%.
F.E.M. producida: -0,226 mV/C a 21,101 mV/C.
Adecuados para la medicin de temperaturas de hasta 1.300 C. Su
baja sensibilidad (10 V/C) y su elevado precio quitan su atractivo.
Excelente resistencia a la oxidacin.
Las atmsferas con gases reductores como el hidrgeno atacarn al
termopar
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Medidor_termopar-LMB.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Medidor_termopar-LMB.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Bomba_de_calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_t%C3%A9rmico7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
15/35
Otro contaminador que afecta a la calibracin atacando al par es el
slice.
El slice se encuentra en todos los tubos de carburo de silicio, tubos y
aisladores de silimanita, que son los mas comnmente usados con
esta clase de pares por su economa.
Para evitar el ataque de atmsferas reductoras y contaminacin del
Slice en el extremo mas alto de la gama de temperaturas, deben
utilizarse tubos protectores de Alminia recristalizada y vitrificada
entre el 97 y 99% de Alumina Pura.
Se recomienda utilizar aisladores de una sola pieza con suficiente
"espacio para respiracin.
Los termopares tipo R, E se emplean en atmosferas oxidantes y
temperaturas de trabajo de hasta 1500c. Si la atmsfera es
reductora, el termopar debe protegerse con un tubo cermico
estanco.
El material del tubo de proteccin debe ser el adecuado para el
proceso donde se aplique y suele ser de hierro o acero sin
soldaduras, acero inoxidable, y con el, carburo de silicio, etc...
R- tipo de termopar de la serie con la ms alta precisin, la mejor estabilidad,
amplia zona de temperatura de la temperatura, larga vida y otras ventajas. Sus
propiedades fsicas y qumicas de buena energa termoelctrica de estabilidad
y resistencia a la oxidacin a altas temperaturas, adecuado para de oxidantes y
atmsfera inerte. Ya que el rendimiento global de r- tipo de termopares y s- tipo
de termopar en lugar, en nuestro pas ha sido difcil de promover, en adicin a
los equipos importados se ha aplicado en la temperatura exterior, la
temperatura domstica rara vez se utiliza. A 1967 1971, los britnicos de
morosidad, los estados unidos y canada nrc nbs llev a cabo una investigacin
de tres instituciones de la investigacin en colaboracin, los resultadosmuestran, r- termopar tipo de estabilidad y reproducibilidad era mejor que la de
la s- tipo de termopar, nuestro actual an no lleva a cabo la investigacin en
este mbito. R- termopar tipo de energa termoelctrica es insuficiente, de
energa termoelctrica es pequeo, sensible a la lectura de baja resistencia
mecnica a altas temperaturas, muy sensible a la contaminacin, caro los
metales preciosos, y por lo tanto un uno- tiempo de inversin es grande.
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
16/35
El termopar tipo R (Pt-PtRh13%) tiene unas aplicaciones similares a las del
termopar tipo S estando su rango de utilizacin habitual entre los 500C y los
1.600C. Debido al incremento del porcentaje de Rodio es algo ms estable si
se utiliza en zonas de trabajo prximas a los 1.600 C. Los dimetros ms
frecuentes de utilizacin del hilo de termopar son 0,5 mm., 0,4 mm., 0,35 mm.
Cuanto mayor es la temperatura de trabajo ms recomendable es utilizar
dimetros de hilo mayores. El montaje habitual de este tipo de termopares
corresponde con una estructura de proteccin cermica exterior, simple o
doble, con diferentes tipos de cermica en funcin e la aplicacin y la
temperatura de trabajo, y una conexin elctrica mediante cabezal de
conexiones normalizado. Las construcciones ms habituales son coincidentes
con las del termopar tipo S.
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
17/35
FUNDAMENTO QUIMICO DE LA TERMOCUPLA R:
El funcionamiento de una termocupla consiste en la deteccin de un diferencial
de voltaje entre dos metales, esta variacin se da debido a la presencia de
calor en la juntura de ambos metales, en este caso el platino y el rodio, a este
efecto se le conoce como el efecto Seebeck en honor al mdico fsico alemn
Thomas Johan Seebeck quien descubri este fenmeno en 1821.
Por conocimientos bsicos de qumica podemos saber que para que se
produzca una diferencia de potencial entre ambos metales, este debe sufrir una
reaccin Redox, por lo cual definiremos esta reaccin.
REACCIN REDOX:
Se denomina reaccin de reduccin-oxidacin, de xido-reduccin o,
simplemente, reaccin redox, a todareaccin qumica en la que uno o
mselectrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio
en susestados de oxidacin.
Para que exista una reaccin de reduccin-oxidacin, en el sistema debe
haber un elemento que cedaelectrones,y otro que los acepte:
El agentereductores aquel elemento qumico que suministraelectrones de su estructura qumica al medio, aumentando suestado
de oxidacin,es decir, siendo oxidado.
El agenteoxidantees el elemento qumico que tiende a captar esos
electrones, quedando con unestado de oxidacininferior al que
tena, es decir, siendo reducido.
Cuando un elemento qumico reductor cede electrones al medio, se
convierte en un elemento oxidado, y la relacin que guarda con su
precursor queda establecida mediante lo que se llama un par redox.
Anlogamente, se dice que, cuando un elemento qumico capta
electrones del medio, este se convierte en un elemento reducido, e
igualmente forma un par redox con su precursor oxidado.
http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrones_de_valenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Reductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Reductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Reductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Oxidantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Oxidantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Oxidantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Oxidantehttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Reductorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Estado_de_oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrones_de_valenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_qu%C3%ADmica7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
18/35
Una vez definida esta reaccin debemos saber que metales comprende
la termocupla R y por consiguiente las propiedades qumicas de estos
dos metales, para su posterior anlisis en la reaccin.
Aleacin para tipo R: (Platino (Pt)-Rodio (Rh)): adecuados para la
medicin de temperaturas de hasta 1.300C. Su baja sensibilidad (10
V/C) y su elevado precio quitan su atractivo.
CARACTERSTICAS DEL PLATINO:
El platino es unelemento qumico denmero atmico 78, situado en el
grupo 10 de la tabla peridica de los elementos.Su smbolo es Pt. Se
trata de un metal de transicin blanco grisceo, precioso, pesado,
maleable y dctil. Es resistente a la corrosin y se encuentra en distintos
minerales, frecuentemente junto connquel ycobre; tambin se puede
encontrar como metal. Se emplea enjoyera, equipamiento de
laboratorio,contactos elctricos,empastes y catalizadores de
automviles.
Cuando est puro, de color blanco grisceo, maleable y dctil. Es
resistente a la corrosin y no se disuelve en la mayora de loscidos,
aunque es posible disolverlo usandoagua regia dando elcido
cloroplatnico.2Es atacado lentamente por elcido clorhdrico (HCl) en
presencia de aire. Se denomina grupo del platinoa los
elementosrutenio,osmio,rodio,iridio,paladio y platino. Estos elementos
son bastante utilizados comocatalizadores.
El platino es relativamente resistente al ataque qumico, tiene unas
buenas propiedades fsicas a temperaturas altas, y unas buenas
propiedades elctricas. Esto ha hecho que se utilice en distintas
aplicaciones industriales. Por ejemplo, se puede emplear
comoelectrodo, en contactos electrnicos, etc. El platino no se oxida
con el aire, pero puede reaccionar, dependiendo de las condiciones, con
cianuros,halgenos,azufre, plomo, silicio y otros elementos, as como
con algunos xidos bsicos fundidos yozono.
http://es.wikipedia.org/wiki/Platinohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_at%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/Joyer%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Contactos_el%C3%A9ctricos&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Empastes&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Catalizadoreshttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Agua_regiahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_cloroplat%C3%ADnicohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_cloroplat%C3%ADnicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Platino#cite_note-2http://es.wikipedia.org/wiki/Platino#cite_note-2http://es.wikipedia.org/wiki/Platino#cite_note-2http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_clorh%C3%ADdricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ruteniohttp://es.wikipedia.org/wiki/Osmiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Iridiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Paladiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Catalizadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hal%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ozonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ozonohttp://es.wikipedia.org/wiki/Hal%C3%B3genohttp://es.wikipedia.org/wiki/Electrodohttp://es.wikipedia.org/wiki/Catalizadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Paladiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Iridiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Osmiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ruteniohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_clorh%C3%ADdricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Platino#cite_note-2http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_cloroplat%C3%ADnicohttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_cloroplat%C3%ADnicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Agua_regiahttp://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Catalizadoreshttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Empastes&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Contactos_el%C3%A9ctricos&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Joyer%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cobrehttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADquelhttp://es.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementoshttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_at%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/Rodiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Platino7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
19/35
CARACTERSTICAS GENERALES
Nombre: Platino Smbolo: Pt
Nmero atmico: 78 Masa atmica (uma): 195,078
Perodo: 6 Grupo: VIII (transicin)
Bloque: d (no representativo) Valencias: +2,+4, +5, +6
PROPIEDADES PERIDICAS
Configuracin electrnica: [Xe] 4f 5d
6s
Radio atmico (): 1,39Radio inico (): 0,52 (+2) Radio covalente (): 1,30
Energa de ionizacin (kJ/mol): 870 Electronegatividad: 2,28
Afinidad electrnica (kJ/mol): 205
PROPIEDADES FSICAS
Densidad (g/cm ): 21,450 Color: Plateado
Punto de fusin (C): 1768 Punto de ebullicin (C): 3825
Volumen atmico (cm /mol): 9,10
CARACTERSTICAS DEL RODIO:
El rodioes unelemento qumico denmero atmico 45 situado en
elgrupo 9 de latabla peridica de los elementos.Su smbolo es Rh. Es
unmetal de transicin, poco abundante, delgrupo del platino. Se
encuentra normalmente en minas deplatino y se emplea
comocatalizador en algunas aleaciones de platino.
Tpicamente, eloro blanco esgalvanizado con una capa externa derodio de 0.05 a 0.5mde espesor. Por el espesor tan reducido, los
rayones en esta capa pueden permitir laoxidacin y esto debilitar an
ms la capa de rodio. Lo ideal sera una capa de 2.0 m para que dure
ms tiempo. Unajoya de oro blanco con rodio puede ser enchapada de
nuevo en algunas joyeras. Otros usos son actuar como catalizador para
la hidrogenacin y es activo en la reformacin cataltica de
hidrocarburos. El rodio se emplea tambin en aplicaciones para
contactos elctricos. Es galvanizado fcilmente para formar superficies
duras, resistentes al desgaste y de brillo permanente, utilizadas tanto en
contactos elctricos estacionarios como corredizos, en espejos y
reflectores, y como acabado en joyera. Su rareza y escasez lo convierte
en el metal ms caro con un precio por onza de 9.900 dlares, superior
al valor deloro y elplatino
http://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmicohttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_at%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_de_la_tabla_peri%C3%B3dicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_del_platinohttp://es.wikipedia.org/wiki/Platinohttp://es.wikipedia.org/wiki/Catalizadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Oro_blancohttp://es.wikipedia.org/wiki/Galvanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3metro_(unidad_de_longitud)http://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3metro_(unidad_de_longitud)http://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3metro_(unidad_de_longitud)http://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Joyahttp://es.wikipedia.org/wiki/Orohttp://es.wikipedia.org/wiki/Platinohttp://es.wikipedia.org/wiki/Platinohttp://es.wikipedia.org/wiki/Orohttp://es.wikipedia.org/wiki/Joyahttp://es.wikipedia.org/wiki/Oxidaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3metro_(unidad_de_longitud)http://es.wikipedia.org/wiki/Galvanizadohttp://es.wikipedia.org/wiki/Oro_blancohttp://es.wikipedia.org/wiki/Catalizadorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Platinohttp://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_del_platinohttp://es.wikipedia.org/wiki/Metal_de_transici%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Tabla_peri%C3%B3dica_de_los_elementoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Grupo_de_la_tabla_peri%C3%B3dicahttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_at%C3%B3micohttp://es.wikipedia.org/wiki/Elemento_qu%C3%ADmico7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
20/35
Smbolo qumico RhNmero atmico 45Grupo 9Periodo 5
Aspecto blanco plateado metlicoBloque dDensidad 12450 kg/m3Masa atmica 102.90550 u
Radio medio 135 pmRadio atmico 173Radio covalente 135 pmConfiguracin electrnica [Kr]4d8 5s1Estados de oxidacin 2, 3, 4 (anftero)Estructura cristalina cbica centrada en las carasEstado slidoPunto de fusin 2237 KPunto de ebullicin 3968 KCalor de fusin 21.5 kJ/molPresin de vapor 0,633 Pa a 2239 K
Electronegatividad 2,28 (Pauling)Calor especfico 242 J/(kgK)Conductividad elctrica 21,1 106 m-1-1Conductividad trmica 150 W/(mK)
Ya conocido los metales y el proceso por el cual se forma la diferencia de
potenciales nos dirigimos a la tabla de potenciales a buscar el estado de
reduccin de Rh y del Pt, de esta manera identificaremos al agente reductor yal oxidante, lo cual (por fines prcticos) nos permitir la modelacin de una
reaccin en medio acuosa, esta depender de su concentracin y debido a que
su tabla de potencial no vara con el medio podemos hallar la de estado slido,
la cual depender de la temperatura.
CATODO Pt2++ 2e- Pt +1.18V
ANODO Rh Rh2+
-2e-
- 0.600VResultado:
Rh + Pt2+ Rh2++ Pt E = 0.580V
De la reaccin podemos desprender que el platino se reduce y el rodio se
oxida, por tanto el rodio otorga electrones y el platino es el que los recibe.
http://elementos.org.es/familia-del-cobaltohttp://elementos.org.es/periodo-5http://elementos.org.es/bloque-dhttp://elementos.org.es/elementos-solidoshttp://elementos.org.es/elementos-solidoshttp://elementos.org.es/bloque-dhttp://elementos.org.es/periodo-5http://elementos.org.es/familia-del-cobalto7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
21/35
De esta manera podremos encontrar una variacin de potencial, el cual
dependa de la temperatura que exista en la juntura del metal, ya que esta
excitara el flujo de electrones a travs de los metales generando el E.
CALIBRACIN
PROBLEMAS DE CONEXIN
Son la causa de la mayora de los errores de medicin.
Se debe usar el tipo correcto del cable de extensin.
Cualquiera que sea el conector empleado debe estar hecho del material
termopar correcto y su polaridad debe ser la adecuada.
Se utilizan normas como la I.S.A. y ANSI-MC 96.1-.1982 para clasificar
el alambre del termopar.
RESISTENCIA
Cables delgados:
o Para minimizar la desviacin trmica y mejorar los tiempos de
respuesta.
Alta resistencia.
o Sensible al ruido.
o Errores debido a la resistencia del instrumento de medicin.
o Se recomienda medir la resistencia del termopar antes de
utilizarlo.
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
22/35
DESCALIBRACIN
Difusin de partculas atmosfricas en el metal a los extremos de la
temperatura de operacin.
Impurezas y los qumicos del aislante difundindose en el cable del
termopar.
RUIDO
La salida de un termopar es una pequea seal.
Se puede minimizar el ruido al retorcer los cables para asegurarse
que ambos recogen la misma seal de ruido.
En ambiente extremadamente ruidoso es necesario considerar usarun cable de extensin protegido.
AISLAMIENTO
Mostacillas
o Configuracin ms simple.
o Termoelementos acomodados en aisladores de cermica que
usualmente son denominados mostacillas.
o Producidas con oxido de magnesio (Mg2O) 66,7% con alta
conductividad trmica y alta resistencia de aislamiento.
Termopar con aislamiento mineral
o Desarrollado para aplicaciones en el sector nuclear.
o Extendido a los dems sectores del proceso productivo.
o Necesidad de un termopar con un tiempo de respuesta menor
que el que se obtena con el termopar convencional.
o Termopar convencional montado con un tubo de proteccin
donde todo el conjunto es trefilado. En este proceso los
termoelementos quedan aislados entre s mediante un polvillo
compacto de Mg2O y protegidos por una vaina metlica
(originalmente el tubo de proteccin).
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
23/35
RANGO DE MEDICIN
El rango lmite de temperaturas: aquellas que garantizan que no altera la
integridad de la termocupla.
El rango de comportamiento lineal: franja de trabajo en donde el
parmetro sensibilidad tiene sentido.
El rango de operacin: es la franja de temperaturas para una aplicacin
particular.
En la tabla inferior se utiliza bsicamente platino y rodio y se destaca la elevada
temperatura de trabajo y que es la gran diferencia con la primera tabla. No
obstante las curvas de tensin/temperatura tienen mucho ms pronunciado elfactor cuadrtico (v=aT+bT2) y por lo tanto requieren dispositivos ms
sofisticados para traducir los valores y lograr una medicin exacta.
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
24/35
TIPOS DE USO
Pueden ser utilizadas en forma continua en atmsferas oxidantes o inertes
hasta 1.400 C. La ventaja de la termocupla Tipo R sobre la Tipo B es su mayorf.e.m. de salida.
Nunca se las deben usar en atmsferas reductoras, ni tampoco en aquellas
que contienen vapores metlicos o no metlicos u xidos fcilmente reducidos,
a menos que se las protejan adecuadamente con tubos protectores no
metlicos. Nunca deben ser insertadas directamente dentro de una vaina
metlica
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
25/35
LIMITACIONES AMBIENTALES DE LAS TERMOCUPLAS (SIN VAINAS O
TUBOS PROTECTORES)
CDIGOS DE COLORES DE LAS TERMOCUPLAS
Los cables de las termocuplas estn codificados dependiendo del tipo. Existen
distintas normas. Las ms comunes son:
Estados Unidos ASTM:
Datos sacados de la web por lo que se deben tomar solo como ejemplo para
asegurarse debe consultarse al proveedor en particular.
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
26/35
Termopar tipo R
Termoelemento positivo: Pt87%, Rh13%
Termoelemento negativo: Pt100%
Rango de utilizacin: -50C a 1768
CF.E.M. producida: -0,226 mV a 21,101 mV
Las termocuplas tipo R son menos estables que las termocuplas Tipo B cuando
se las utiliza en vaco, y una de las ventajas con respecto al termocupla de tipo
B es que nos brinda una mayor fuerza electromotriz (fem) en su salida.
F.E.M. producida: -0,226 mV/C a 21,101 mV/C.
El ambiente en el que trabaja mejor la termocupla tipo R es en la atmsfera
oxidante debido a la composicin qumica de esta termocupla, las hace
resistentes en estas atmsferas, entonces no es necesario el uso de una vaina
metlica
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
27/35
PERO NO SON CONVENIENTES EN:
Las atmsferas con gases reductores como el hidrgeno atacarn al termopar.
En la industria, la llama que alimenta los hornos a gas dependiendo de la
cantidad de oxigeno que se le suministre nos har que la atmosfera sea
oxidante o reductora.
Composicin, rango de temperaturas, dimetros de alambre apropiado y
fuerzas electromotrices (fem) correspondientes a la termocupla tipo R.
Tipo Denominacin
Composicin y
Smbolo
Rango de
temperaturas (1)
en C)
Dimetro del
Alambre
Apropiado (2)
F.e.m en
mV (3)
R Platino-rodio 13%
vs. platino
Pt, Rh 13% - Pt 0...1.400 (1.700) 0,35 y 0,5 mm -0,226/ a
21,101
(1) Los valores entre parntesis son los admitidos en intervalos cortos (no
permanentes)
(2) Los dimetros de alambres no son indicativos
(3) Valores de fem (mV) en funcin de C, referencia junta fra 0 C.
LA ASTM (AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS)
ESTABLECE LAS SIGUIENTES LIMITACIONES QUE SE APLICAN AL USO
DE LAS TERMOCUPLAS TIPO R:
Nunca se las deben usar en atmsferas reductoras, ni tampoco en
aquellas que contienen vapores metlicos o no metlicos u xidos
fcilmente reducidos, a menos que se las protejan adecuadamente con
tubos protectores no metlicos.
Nunca deben ser insertadas directamente dentro de una vaina metlica.
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
28/35
En esta imagen se muestra una carcasa o vaina cerrada hecha de cermica
aislante (normalmente oxido de magnesio) a fin de resistir las condiciones del
proceso, corrosivas, alta temperatura etc.
En la Figura vemos un resumen de los rangos de temperatura de aplicacin en
las termocuplas usuales, como vemos para ciertos rangos dada la agresividaddel medio se piden dimetros de cable ms grandes (Galga).
Platino-Platino Rodio (tipo R) El rango recomendado entre (uso continuo) 700-
1500C
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
29/35
Su composicin qumica las hace resistentes en atmsferas oxidantes, en el
caso de atmsferas reductoras se contaminan y en poco tiempo la calibracin
va derivando.
NOTA: ACERCA DE TERMOPARES TIPO R
Termopares tipo R se componen de un cable positivo de 87% de platino y un
13% de rodio, y un cable negativo de platino al 100%. Tipo I es un estndar
japons y, en consecuencia, estas sondas se usan a menudo para fines de
calibracin. Las son das tienen una alta resistencia a la oxidacin y la
corrosin, sin embargo, tambin pueden ser fcilmente contaminadas.
CRITERIOS DE SELECCIN PARA LAS TERMOCUPLAS:
1. Rango de Temperaturas a cubrir.
2. Resistencia Qumica.
3. Deben de ser mecnicamente robustos.
4. Salida elctrica mensurable, y estable.
5. Exactitud y precisin requeridas.
6. La velocidad de respuesta
7. El costo.
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
30/35
PROS Y CONTRAS
PROS
Bajo costo.
No hay piezas mviles, menos probabilidad de romperse.
Amplia gama de temperaturas.
Tiempo de reaccin razonablemente corto. Capacidad de repeticin y exactitud razonables.
CONTRA
La sensibilidad es baja, generalmente 50 V/C o menos.
Generalmente la exactitud no es mejor que 0,5 C.
Requiere una temperatura de referencia, generalmente la
del hielo (0C).
OBSERVACIONES
Si la atmsfera es reductora, el termopar debe protegerse con un tubo
cermico estanco (un no metlico).
El material del tubo de proteccin debe ser el adecuado para el proceso
donde se aplique y suele ser de hierro o acero sin soldaduras, acero
inoxidable, iconel, carburo de silicio, etc.
Las conexiones entre el cable de compensacin, el termopar y el
instrumento deben ser perfectas, sin empalmes en el cable de
compensacin, utilizando el hilo correcto y el conjunto de la instalacin
debe evitar el paso prximo por fuentes de calor (aparece el efecto
Thompson).
Si estas recomendaciones no se cumplen aparecen tensiones trmicas
de corriente continua que dan lugar a un desplazamiento en la
calibracin del instrumento.
El termopar es susceptible al ruido elctrico industrial debido a que
durante su funcionamiento puede generar tensiones de 2 a 50 mV y se
encuentra en un entorno donde las grandes maquinas elctricas pueden
crear cientos de milivoltios en el cable de conexin.
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
31/35
El termopar trabajando como una antena puede recoger radiacin
electromagntica de radio televisin y microondas. de aqu que se
requiera que los cables de conexin estn torcidos y dentro de una
funda metlica que se pone a tierra, que la unin de medida este puesta
a tierra y que el amplificador tenga una buena relacin seal/ruido.
CONCLUSIONES
La termocupla tipo R, trabaja correctamente en un ambiente con oxgeno
abundante, un ambiente oxidante.
Los termopares tipo R, E se emplean en atmosferas oxidantes y
temperaturas de trabajo de hasta 1500c.
Puedes cocer de forma oxidante con los dos tipos de hornos (elctrico o
de gas) pero reduccin (controlada) solo podrs hacer en los de gas,
fuel, etc.
RECOMENDACIONES
En las aplicaciones se deben considerar La transferencia de calor almedio y viceversa para no afectar la lectura.
Se debe de considerar si se necesita o no que estn aislados
elctricamente de masa.
Se deben tratar de evitar esfuerzos destructivos, mecnicos y trmicos
sobre el par termoelctrico, por ejemplo llama directa, vibraciones, flujosturbulentos. En este sentido es favorable la resistencia de los alambres,
por lo cual sin dejar de tener en cuenta los aspectos desfavorables es
conveniente usar los alambres de mayor dimetro posible.
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
32/35
APLICACIONES:
TERMOCUPLA TIPO R
Las termocuplas R se usan casi exclusivamente en la industria
siderrgica (fundicin de acero)
Gran aceptacin en las aplicaciones industriales de alta temperatura
debido a su elevado poder termoelctrico en estas condiciones
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
33/35
BIBLIOGRAFA
Elementos Primarios de Medicin: Sensores
Ing. Hctor O. Acosta
Divisin Mantenimiento de Sistemas de Control
Serie Tcnico Informativa N90 Julio 1978
www.arian.cl
http://www.fi.uba.ar/laboratorios/
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
34/35
ANEXOS:
7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final
35/35
Tabla general de potenciales