Sensores de Temperatura 🔥 Funcionamiento 💥 [#005]

Sergio A. Castaño Giraldo

12 Jan 201910:14

Summary

TLDREn este video se explica el funcionamiento de diferentes sensores de temperatura utilizados en la industria. El presentador, Sergio Castaño, introduce varios tipos de sensores, como termómetros de vidrio, bimetálicos, de bulbo y capilar, de resistencia, semiconductores y termopares, destacando su principio de funcionamiento y aplicaciones industriales. Además, se menciona la importancia de la temperatura en los procesos industriales y cómo afecta diversos fenómenos físicos. El video es parte de un curso de instrumentación industrial y se promete un próximo video sobre modelos matemáticos de estos sensores.

Takeaways

🌡️ La temperatura es una de las variables más importantes en los procesos industriales, ya que afecta muchos fenómenos físicos.
🧪 Un tipo de sensor común es el termómetro de vidrio, que utiliza líquidos como mercurio, alcohol o tolueno, y mide la temperatura por la expansión del líquido en un tubo capilar.
🔩 Los termómetros bimetálicos funcionan con dos metales diferentes que se deforman con la temperatura, mostrando la medición de forma mecánica.
🌡️ Los termómetros de bulbo y capilar detectan la expansión de un gas o líquido en el bulbo, lo que mueve una espiral para mostrar la temperatura.
⚙️ Los sensores de resistencia, como el PT100, varían su resistencia eléctrica según la temperatura, y son muy comunes en la industria, especialmente con metales como platino, cobre y níquel.
🔋 Los termistores son semiconductores que presentan coeficientes de temperatura negativo (NTC) o positivo (PTC), variando su resistencia ante cambios de temperatura.
💡 Los sensores de temperatura semiconductores, como el LM35, proporcionan una salida proporcional a la temperatura detectada.
🔗 Los termopares son transductores que generan una variación de tensión a partir de la unión de dos metales diferentes, y existen varios tipos, como K, J, T, y B, cada uno con rangos de temperatura específicos.
🔥 Los termopares tipo K son los más comunes, hechos de níquel-cromo y níquel-aluminio, con un rango de temperatura de -200°C a 1250°C.
📊 En el próximo video se abordarán los modelos matemáticos de los sensores de temperatura, como su función de transferencia y ecuaciones diferenciales.

Q & A

¿Qué importancia tiene la variable de temperatura en los procesos industriales?
-La temperatura es una de las variables más importantes en los procesos industriales, ya que casi todos los fenómenos físicos están influenciados por ella. Por lo tanto, es fundamental controlarla y medirla adecuadamente.
¿Qué tipo de sustancia puede contener un termómetro de vidrio y cómo funciona?
-Un termómetro de vidrio puede contener mercurio, alcohol, tolueno o pentano. Funciona mediante la expansión del líquido en su interior cuando la temperatura aumenta, lo que hace que el líquido suba por el tubo capilar, indicando la temperatura.
¿Cómo funcionan los termómetros bimetálicos?
-Los termómetros bimetálicos funcionan a través de dos metales con coeficientes de dilatación diferentes. Cuando hay una variación de temperatura, los metales se deforman y esa deformación se traduce en una medición de la temperatura actual.
¿Qué es un termómetro de bulbo y capilar y cómo mide la temperatura?
-Un termómetro de bulbo y capilar consiste en un bulbo conectado a una espiral mediante un capilar. Cuando la temperatura aumenta, el gas o líquido dentro del bulbo se expande, lo que provoca que la espiral se desenrolle, moviendo una aguja que indica la temperatura.
¿Cómo funcionan los termómetros de resistencia?
-Los termómetros de resistencia se basan en el principio de que la resistencia de ciertos materiales aumenta con la temperatura. Utilizan un hilo conductor muy fino enrollado en una bobina, generalmente de platino, cobre o níquel, y a medida que la temperatura aumenta, también lo hace la resistencia eléctrica.
¿Qué es un NTC y cómo funciona?
-Un NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo) es un semiconductor cuya resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura. Esta disminución de la resistencia ocurre porque la concentración de portadores dentro del material aumenta con el calor.
¿Qué diferencia hay entre un NTC y un PTC?
-La diferencia principal es que un NTC disminuye su resistencia cuando aumenta la temperatura, mientras que un PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo) aumenta su resistencia con la temperatura, aunque esto ocurre dentro de un rango limitado de temperatura.
¿Qué es un termopar y cómo mide la temperatura?
-Un termopar es un dispositivo formado por la unión de dos metales diferentes que genera una variación de tensión cuando detecta una diferencia de temperatura. Esta variación de tensión se utiliza para medir la temperatura en procesos industriales.
¿Cuáles son algunos tipos de termopares y sus rangos de temperatura?
-Algunos tipos de termopares son: el tipo K (Níquel-Cromo/Níquel-Aluminio) con un rango de -200°C a 1250°C, el tipo J (Hierro/Cobre-Níquel) de -200°C a 1200°C, y el tipo R (Platino 13% Radio/Platino) que alcanza hasta 1600°C.
¿Qué se discutirá en el segundo video sobre los sensores de temperatura?
-En el segundo video se explicará cómo obtener el modelo matemático de los sensores de temperatura, su función de transferencia y su ecuación diferencial.

Outlines

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🎥 Introducción al video y curso de instrumentación

En este video se abordará el funcionamiento de diferentes sensores de temperatura en la industria. El instructor, Sergio Castaño, da la bienvenida a otro video del curso de instrumentación industrial, disponible en el sitio de Control Automático Educación. Se invita a los espectadores a ver las clases anteriores mediante una tarjeta que aparece en el video. A continuación, se explorarán los principales instrumentos de medición de temperatura utilizados en la industria.

05:01

🌡️ Importancia de la temperatura en la industria

La temperatura es una de las variables más importantes en cualquier proceso industrial, ya que influye en la mayoría de los fenómenos físicos. Por ello, es fundamental conocer el funcionamiento de los sensores de temperatura industriales. En esta clase, se aprenderá sobre los distintos tipos de sensores utilizados en la industria para medir esta variable crítica.

10:02

🧪 Termómetro de vidrio y su funcionamiento

El termómetro de vidrio es uno de los instrumentos más comunes en la industria. Está compuesto por un depósito de vidrio con una sustancia como mercurio, alcohol o tolueno, que se expande al calentarse, subiendo por un tubo capilar y mostrando la temperatura. Este proceso se ilustra mediante una animación en el video.

🛠️ Termómetros bimetálicos y su principio de operación

Los termómetros bimetálicos funcionan utilizando dos metales con diferentes coeficientes de dilatación. Al cambiar la temperatura, los metales se deforman, lo que es detectado por un mecanismo que indica la temperatura. Estos termómetros son comunes en la industria y su operación se explica con una animación.

💡 Termómetros de bulbo y capilar: Expansión de gases o líquidos

Un termómetro de bulbo y capilar utiliza un bulbo conectado a un capilar que transmite la expansión de un líquido o gas a una espiral. Al aumentar la temperatura, el fluido se expande, haciendo que la espiral se desenrolle y la aguja se mueva, mostrando la temperatura del proceso.

🔌 Sensores de temperatura de resistencia y su uso industrial

Los termómetros de resistencia funcionan según el principio de que la resistencia del material cambia con la temperatura. Estos sensores están hechos de finos hilos de metales como platino, cobre o níquel, enrollados en bobinas y protegidos con cerámica o vidrio. El sensor de platino más común es el PT100, que mide 100 ohmios a 0°C.

📉 Termistores y su respuesta a variaciones de temperatura

Los termistores son sensores de temperatura que varían su resistencia en función de la temperatura. Los tipos más comunes son los de coeficiente de temperatura negativo (NTC) y positivo (PTC). Los NTC reducen su resistencia al aumentar la temperatura, mientras que los PTC la aumentan. Estos dispositivos están hechos de óxidos semiconductores como óxido férrico y níquel.

⚙️ Termopares: Unión de metales para detectar temperatura

Los termopares están formados por la unión de dos metales diferentes que generan una variación de tensión según la temperatura. Son ampliamente utilizados en la industria en diversas combinaciones de metales, como el tipo K (níquel-cromo/níquel-aluminio) que opera en un rango de -200°C a 1250°C, y el tipo T (cobre-cobre/níquel) con un rango de -200°C a 260°C.

🧑‍🔬 Conclusión y continuación del estudio de sensores de temperatura

Este primer video sobre sensores de temperatura ha cubierto los tipos más comunes y su funcionamiento. En un próximo video, se profundizará en los modelos matemáticos, la función de transferencia y la ecuación diferencial de estos sensores. Se anima a los espectadores a suscribirse, compartir el video y seguir las redes sociales del canal para no perderse las futuras clases.

Mindmap

Keywords

💡Sensores de temperatura

Los sensores de temperatura son dispositivos que miden y registran el nivel de calor en un entorno. Son fundamentales en la industria para el control y la regulación de procesos. En el vídeo, se discuten varios tipos de sensores de temperatura utilizados a nivel industrial, como el termómetro de vidrio y los termómetros de resistencia, entre otros.

💡Termómetro de vidrio

El termómetro de vidrio es un sensor de temperatura común que utiliza un líquido (como el mercurio o el alcohol) para indicar la temperatura. A medida que el líquido se calienta o se enfría, se expande o se contrae, lo que se refleja en el nivel del líquido dentro del tubo capilar. En el vídeo, se menciona como uno de los sensores más conocidos y comunes.

💡Termómetro bimétal

El termómetro bimétal se basa en la expansión diferencial de dos metales con coeficientes de dilatación térmica diferentes. Cuando la temperatura cambia, estos metales se expanden o se contraen a diferentes velocidades, provocando una deformación que se captura y se convierte en una indicación de temperatura. Se menciona en el vídeo como un tipo de sensor de temperatura.

💡Termómetro de bulbo y capilar

Este tipo de termómetro consta de un bulbo que se conecta a un tubo capilar. Cuando la temperatura aumenta en el bulbo, el contenido (gas o líquido) se expande, lo que causa que una espiral se desenrolle y mueva una aguja para indicar la temperatura. Se utiliza en procesos industriales y se describe en el vídeo como un sensor de temperatura.

💡Resistencia de temperatura

La resistencia de temperatura es un sensor que mide la temperatura basándose en el cambio de resistencia de un material a medida que la temperatura varía. En el vídeo, se explica que estos sensores se basan en el principio de la variación de resistencia con la temperatura, y se usan materiales como el platino, cobre, níquel y níquel-hierro.

💡PT100

La PT100 es una resistencia de platino que se usa comúnmente en sensores de temperatura. En el vídeo, se menciona que presenta una resistencia media de 100 ohms a 0 grados centígrados y es ampliamente utilizada en la industria.

💡Termistores

Los termistores son sensores de temperatura semiconductores que tienen un coeficiente de temperatura negativo o positivo. En el vídeo, se describe cómo su resistencia cambia significativamente con pequeños cambios de temperatura, lo que los hace adecuados para aplicaciones donde se requiere una respuesta rápida.

💡LM35

El LM35 es un sensor de temperatura semiconductor que proporciona una señal de salida proporcional a la temperatura ambiente. En el vídeo, se menciona como un dispositivo comúnmente utilizado para capturar variaciones de temperatura.

💡Termopares

Los termopares, también conocidos como thermocouples, son transductores de temperatura que generan una diferencia de voltaje en respuesta a una diferencia de temperatura. Se forman por la unión de dos metales y se usan en una amplia gama de aplicaciones industriales. En el vídeo, se discuten varios tipos de termopares y sus rangos de temperatura.

💡Tipo K termopar

El termopar de tipo K es uno de los más comunes y se forma con níquel, cromo y níquel aluminio zinc. En el vídeo, se menciona que su rango de temperatura va desde 500 grados hasta 1200 grados Celsius, lo que lo hace adecuado para aplicaciones extremas de alta temperatura.

💡Modelo matemático

Un modelo matemático es una representación abstracta de un sistema o fenómeno real. En el vídeo, se sugiere que en un próximo vídeo se explorará cómo obtener el modelo matemático de los sensores de temperatura, lo que implicaría entender sus funciones de transferencia y sus ecuaciones diferenciales.

Highlights

Funcionamiento de los diferentes sensores de temperatura a nivel industrial.

Introducción al curso de instrumentación industrial de Control Automático.

Importancia de la variable temperatura en los procesos industriales.

Descripción del termómetro de vidrio y su principio de funcionamiento basado en la expansión de fluidos.

Funcionamiento de los termómetros bimetálicos basados en la dilatación diferencial de metales.

Explicación de los termómetros de bulbo y capilar y cómo la expansión de líquidos o gases genera la medición de temperatura.

Introducción a los termómetros de resistencia y cómo la variación de resistencia refleja los cambios de temperatura.

Mención del PT100 como un tipo de resistencia de platino muy utilizado industrialmente.

Descripción de los semiconductores con coeficiente de temperatura negativo y positivo.

Explicación del funcionamiento de los termopares, que generan una variación de tensión entre dos metales.

Descripción de los diferentes tipos de termopares, como el tipo K, tipo T, tipo J, y sus rangos de medición de temperatura.

Diferentes aplicaciones industriales de los sensores de temperatura según sus rangos de medición.

Importancia de seleccionar el sensor adecuado según el proceso industrial y la temperatura requerida.

Promesa de un segundo vídeo sobre los sensores de temperatura, enfocándose en su modelo matemático y función de transferencia.

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