ELEMENTOS PRIMARIOS DE TEMPERATURA – Apuntes de Automatización Industrial

La Automatización Industrial es la integración de componentes tecnológicos a procesos industriales, en este caso veremos los elementos primarios de temperatura.

En este espacio les comparto algunos apuntes tomados en clases de Automatización Industrial.

Medir: Es comparar con un patrón que debe ser confiable.

Se puede considerar como patrón de medición cuando es cuatro veces más exacto y preciso.

Tipos de Errores: Humanos, Instrumento, Ambiente.

Incertidumbre: Grado de desconfianza en la medida en (%), es una idea del error que se va a tener en la medición.

Operaciones de calentamiento:

  • Calentadores Eléctricos
  • Calentadores a Gas
  • Calderas

Elemento Primario: El primero que entra en contacto con la variable (Temperatura, Velocidad, Nivel, etc.).

En la industria de Automatización de Procesos, se usan elementos primarios no sensores.

Esquema de conexión: Elemento Primario->Transmisor->PLC

Elemento de Temperatura: TE

TermoPozo: Funda para proteger el TE de sustancias corrosivas. Aumenta la incertidumbre pero protege el instrumento.

ELEMENTOS PRIMARIOS DE TEMPERATURA

  • RTD -> (Resistive Termic Detector) efecto termo resistivo.
  • TC -> (Termocuplas, Termopar)

Rangos de temperatura donde usar cada TE:

RTD: -200 °C hasta 850°C (Comúnmente usado hasta temperaturas de 450°C) [Todas las RTD son PTC]

Termistores: (Variación resistividad de semiconductores) Domótica hasta 120 °C [Respuesta No lineal vienen como PTC y NTC]

Termocuplas: (Termopar) Temperaturas mayores de 450°C


Coeficiente térmico positivo PTC (+ Temperatura + Resistencia) y (- Temperatura – Resistencia)

Coeficiente térmico negativo NTC (+ Temperatura – Resistencia) y (- Temperatura + Resistencia)


RTD: Cambian resistencia a medida que cambia temperatura, Todas son con coeficiente térmico positivo PTC.

TIPO DE CONEXIONES RTD

Tipo de Conexiones de RTD

De acuerdo al tipo de conexión se consideran menos precisas las RTD de 2 hilos, más comunes de usar las RTD de 3 hilos y como Patrón de medición las RTD de 4 hilos.

Los cables aportan resistencia al momento de conectar la RTD.

Por la resistividad que puede aportar los cables al conectar la RTD, se recomienda conectar la RTD lo más cerca al equipo que recibe la señal (Transmisor o PLC).

Es por esto que las RTD de 2 hilos son consideradas menos precisas.

PT -> RTD construida con platino. (Respuesta más lineal).

Ni -> RTD construida con Niquel.

Cu-> RTD construida con Cobre.

0°C -> Temperatura de referencia.

Por lo tanto si tenemos una RTD llamada PT100 quiere decir que esta construida con Platino y que a 0°C tiene una resistividad de 100 ohmios.

Si tenemos una RTD llamada Ni120 quiere decir que esta construida con Niquel y que a 0°C tiene una resistividad de 120 ohmios.

Si tenemos una RTD llamada Cu200 quiere decir que esta construida con Cobre y que a 0°C tiene una resistividad de 200 ohmios.

PRUEBAS DE MEDICIÓN CON RTD PT100 Y PT1000


Elemento Primario de Temperatura RTD PT100 y PT1000

La temperatura de la resistencia del material provocada por la circulación de corriente suma al error en la medición.

Teniendo en cuenta que generalmente en Automatización Industrial el voltaje de alimentación de los equipos es de 24 Voltios, se puede comparar el efecto de autocalentamiento de una RTD PT100 y PT1000 conociendo la cantidad de corriente que circula por ellas.

Aplicando la Ley de Ohm tenemos:

V=I.R —-> I=V/R

PT100 tenemos I=24/100 —> I=240 mA

PT1000 tenemos I=24/1000 —> I=24 mA (Mediciones más finas)

(Se reduce el efecto de autocalentamiento en una PT1000 ya que circula menos corriente que en una PT100)

Para conocer el comportamiento de una RTD PT100 o PT1000 se deben analizar sus tablas de mediciones.

Tabla PT100

Tabla PT1000

CALIBRADOR DE PROCESOS. Las RTD No se calibran, se verifican (Método de comparación directa ). Comúnmente medir entre cable Blanco y Rojo.

TERMOCUPLAS (TERMOPAR)

Son el elemento primario de temperatura más común utilizado industrialmente. Se hace de dos alambres de distinto material unidos en un extremo.

Tienen polaridad

ANSI

CABLES

J

Blanco (+)

Rojo (-)

K

Amarillo (+)

Rojo (-)

T

Azul (+)

Rojo (-)

CONDUCTOR (+)

CONDUCTOR (-)

Hierro Fe (Magnético)

Constantan CuproNiquel Cu-Ni

IEC (Europeo)

Negro (+)

Blanco (-)


Verde (+)

Blanco (-)


Cafe (+)

Blanco (-)

No se recomiendan las Termocuplas (Termopar) para medir temperaturas bajas, se produce error alto en lecturas de temperaturas bajas, utilizar solo en temperaturas mayores a 850°C.

El cable de las termocuplas son especiales.

La termocupla o termopar, entrega en su lectura la diferencia de temperatura entre la vaina y los terminales. 

Las tablas de las Termocuplas se construyeron con referencia a 0°C.

Tablas Termocuplas (Termopar)

MEDIR CON EL MULTIMETRO

  • Medir voltaje de la termocupla.
  • Medir temperatura ambiente (Ta) de los contactos de la termocupla.
  • Ver la tabla de la termocupla y observar el voltaje correspondiente a la temperatura ambiente (Ta).
  • Hacer la suma de los dos voltajes obtenidos (V=Vt+Vta) y ver en la tabla a que temperatura corresponde.

Pirometros de radiación: Miden a distancia (Para temperaturas mayores a 1000°C hasta 5000°C)

Efectos Termoeléctricos:

  • Seebeck: con temperatura genera voltaje.
  • Peltier: con voltaje genera temperatura.

Espero les haya sido útil el contenido de este blog.

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