Termoconsultor
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TermometríaContenido en esta página Escala internacional de temperatura Termometría de resistencia de platino Termometría de líquido en vidrio IntroducciónTermometría es la ciencia de la medición de temperatura. El concepto de "caliente" o "frío" se origina en el sentido del tacto. Esta sensación humana se puede correlacionar con varios cambios objetivos que se pueden detectar en cuerpos físicos, tales como la expansión en el calentamiento y contracción en el enfriamiento, cambios en la resistencia eléctrica, y luminosidad de cuerpos incandescentes. Estos efectos pueden usarse como medios de medir grados relativos de "caliente" y "frío", en otras palabras, medir temperatura y establecer escalas de temperatura Quinn en su libro Temperature define temperatura como: una cantidad la cual toma el mismo valor en dos sistemas que son puestos en contacto térmico entre ellos y se les deja llegar al equilibrio térmico. La temperatura es una de las magnitudes que más se mide en la industria mexicana. Requisitos para una ‘buena’ medición de temperatura
La Escala Internacional de Temperatura de 1990 (EIT-90)
En la siguiente gráfica se muestra la diferencia entre las escalas de 1990 y de 1968.
Termometría de resistencia de platinoLa EIT-90, a través de la reproducción de puntos fijos, asegura que las mediciones de temperatura que se realicen en cualquier parte del mundo sean consistentes dentro de los límites propios de la misma escala. El problema práctico a resolver ahora es cómo transferir esta exactitud a las medidas cotidianas de temperatura. La forma práctica que se ha hallado para resolver este problema es calcular las diferencias de un método o escala de uso común (como las ecuaciones de Callendar), con la EIT-90. Y ocupar un termómetro de resistencia de platino para interpolar entre puntos fijos. Los termómetros de resistencia de platino (TRP) se usan mucho para la medición de temperaturas menores a 500 ºC, aunque existen TRP que se pueden utilizar para medir temperaturas hasta el punto del oro (1064,18 °C). Existen varias calidades de TRP disponibles en el mercado que van desde el termómetro de resistencia de platino patrón (TRPP) con una exactitud de 1 mK, el cual se encuentra normalizado por la EIT-90, hasta los termómetros de resistencia de platino industrial (TRPI) que presentan una exactitud 0,05 K y en algunas ocasiones de hasta un kelvin o más, éstos últimos se encuentran normalizados por la IEC. En un termómetro de resistencia de platino (TRP) la variable termométrica es la resistencia eléctrica del sensor que cambia con la temperatura. El TRPP se utiliza para interpolar entre los puntos de la escala y el TRP industrial, que es de construcción más robusta y no cumple con los requisitos de calidad de un TRPP se utiliza en mediciones de menor exactitud. Para interpolar o interpretar los resultados de un informe de calibración de un termómetro de resistencia de platino en puntos fijos se recomienda la consulta del siguiente documento:
Termometría de Líquido en VidrioLa termometría de líquido en vidrio se basa en la dilatación térmica del líquido dentro del capilar según la relación:
donde K es el coeficiente de expansión del líquido con respecto al vidrio. Los termómetros de líquido en vidrio (TLV) se clasifican de acuerdo a su tipo de inmersión: Inmersión parcial: Está diseñado para indicar la temperatura correctamente cuando el bulbo y una porción especificada de la comuna están expuestas a la temperatura a medirse. Inmersión total. Diseñado para indicar la temperatura correctamente cuando la porción del termómetro que contiene el líquido se expone a la temperatura a medirse. Inmersión completa. Diseñado para indicar temperaturas correctamente cuando el termómetro entero se expone a la temperatura a medirse.
Cuando no se cumplan las condiciones de calibración en la aplicación del termómetro, se debe aplicar una corrección por columna emergente (PDF 21 KB). Termometría de TermoparesLa termometría de termoapres se basa en el principio descubierto por Seebeck en 1821. Un termopar genera una fem que es proporcional a la diferencia de temperaturas entre la junta de medición y la junta de referencia. Los termopares de clasifican en: de metal base (tipos K, J, T, E y N) y de metales nobles (tipos S, R y B) El efecto Seebeck En 1822, T.J. Seebeck descubrió el efecto que ahora lleva su nombre, el cual se basa el funcionamiento de los termopares. Cuando dos conductores se unen por sus extremos para formar un circuito, y se colocan en un gradiente de temperatura, se manifiesta un flujo de calor y un flujo de electrones, conocido este último como corriente Seebeck.
La corriente eléctrica genera una fuerza electromotriz (fem) conocida como tensión Seebeck. La fem generada es proporcional a la diferencia de temperatura entre las dos uniones del termopar. La relación fem-temperatura se da en gráficas, ecuaciones y Tablas de Termpares para algunos termopares normalizados. El coeficiente Seebeck, que representa la sensibilidad del termopar, se define como la derivada de la tensión Seebeck con respecto a la temperatura, es decir:
en donde: S = Coeficiente Seebeck E= Tensión Seebeck T= Temperatura La sensibilidad de los termopares van desde aproximadamente 10 V/°C para el termopar tipo S hasta 80 V/°C para el termopar tipo E. Consulta el material anexo:
Termometría de radiaciónTermómetros de radiación Los termómetros de radiación tienen tres características que los distinguen de los demás: 1. Son termodinámicos, están basados en una ley física universal. La ley de radiación termodinámica es la base de la escala de temperatura arriba de 961,72 °C. 2. Son termómetros de no contacto, y pueden usarse para medir temperatura de objetos remotos 3. Usan la superficie del objeto de interés como sensor lo cual evade problemas acerca de inmersión y contacto térmico, pero crea un problema para la trazabilidad al involucrar un diferente "sensor" cada vez que se usa. Cuerpo negro Un cuerpo negro es aquel que absorbe toda la radiación que incide en él y no refleja ninguna; posee una emisividad igual a la unidad y emite la máxima energía radiante. Se utilizan como mejor referencia para determinar cuantitativamente la energía irradiada por un objeto caliente. Se puede obtener un cuerpo negro con un material no negro sólo si se logra que la radiación encerrada dentro de una cavidad alcance el equilibrio con los átomos de las paredes y que la cantidad de energía que emiten los átomos en la unidad de tiempo sea igual a la que absorben. Y da como resultado que la radiación dentro de la cavidad está en equilibrio con las paredes y la densidad de energía del campo electromagnético es constante.
La calibración de termómetros de radiación se puede hacer de cualquiera de las dos formas: usando una lámpara patrón calibrada o por medio de un cuerpo negro. Sin embargo, dadas las características de los termómetros de radiación industriales para los que se solicita el servicio de calibración, es preferible usar un cuerpo negro. Ley de Planck. la radiancia producida por un cuerpo negro que se encuentra a una temperatura T, en función de las longitudes de onda l del espectro emitido, es:
donde: c1L es la primera constante de radiación, e igual 2hc2 = 1,1911x108 W ·m-2·mm4·sr-1; l es la longitud de onda a la cual se desea determinar la radiancia en mm; c2 es la segunda constante de radiación, e igual a hc/k = 1,438 8x104 mm·K, para los fines de la EIT-90; T es la temperatura absoluta del cuerpo negro, en kelvin.
Cuerpos no negros
Emisividad Las leyes de radiación se deben modificar para incluir un factor de corrección: emisividad espectral e(l) para la Ley de Planck y la emisividad total para la ley de Stefan-Boltzmann. Las emisividades dependen de la temperatura y la longitud de onda así como de la preparación de la superficie (pulida o rugosa) de tratamientos posteriores (oxidada o recubierta). Ligas de InterésDivisión de termometría de CENAM Grupo de Termometría de NIST Entidad Mexicana de Acreditación (ema) dónde puedes buscar laboratorios acreditados en temperatura Páginas dedicadas a la termometría: temperatures.com y its-90 Dudas o comentarios sobre termometría para el autor de esta página Proveedores de instrumentos |
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Última modificación: 17 de Noviembre de 2007 |
