termocupla tipo r_final

7/22/2019 Termocupla Tipo R_Final

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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


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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.


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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


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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).


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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/Temperatura


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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.svg


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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=1


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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)


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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/Superconductividad


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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=1


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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%B3n


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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%B3nica


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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,


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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%A9rmico


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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.


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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.


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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%ADmica


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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/Platino


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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%ADmico


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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-cobalto


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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.


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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).


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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.


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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


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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.


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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


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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.


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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


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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.


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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.


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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.


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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


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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/


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ANEXOS:


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Tabla general de potenciales

termocupla tipo r_final

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