¿Cómo Funcionan los Termopares? termopar cómo funciona

Mentalidad De Ingeniería

27 Oct 202009:01

Summary

TLDREl script del video explica cómo funcionan los termopares y los sensores de temperatura RTD. Se menciona que los termopares, al conectar dos metales diferentes en un extremo y medir la diferencia de voltaje con un voltímetro, pueden medir temperaturas con precisión. Los diferentes tipos de termopares se identifican por una letra que indica su rango de temperatura. Además, se describe el uso de un baño de hielo para calibrar el termopar y la compensación de la temperatura de la conexión. El RTD, o detector de temperatura de resistencia, se basa en cómo la resistencia de un material, como el platino, cambia con la temperatura. El video ofrece una guía práctica para entender y utilizar estos dispositivos en ingeniería.

Takeaways

😀 El termopar es un dispositivo práctico y fácil de usar para medir temperaturas, conectando un sensor a un dispositivo de medición y seleccionando la opción de temperatura.
🔍 Los termopares funcionan mediante la conexión de dos metales diferentes en un extremo y la medición de la diferencia de voltaje entre los otros extremos usando un voltímetro.
🔌 El voltaje generado en un termopar es muy pequeño y varía con la temperatura, aumentando con el calor y disminuyendo sin él.
📏 Los termopares están disponibles en diferentes rangos de temperatura, representados por una letra que indica su rango de temperatura nominal, siendo el tipo K el más común.
🔨 La calidez excita los átomos y moléculas de los materiales, lo que provoca una vibración que, a diferencia de la presión, no se siente táctilmente.
🌡️ La diferencia de temperatura entre los extremos de un termopar causa que los electrones libres se muevan hacia el extremo más frío, creando una diferencia de carga.
⚖️ La medición de voltaje en un termopar compara dos puntos, similar a cómo se mide la presión en una tubería comparándola con la presión atmosférica exterior.
🔧 Para mejorar la precisión del termopar, se debe calibrar probando el dispositivo con temperaturas conocidas y marcando los voltajes generados.
🧊 Se utiliza un baño de hielo para obtener una referencia de voltaje a 0 grados centígrados, ya que la presión atmosférica es conocida y se usa para la comparación de presiones.
📊 Los RTD (Detector de Temperatura de Resistencia) miden la temperatura a través de la resistencia de un material, que cambia con la temperatura, siendo el platino una opción común debido a su alta sensibilidad a cambios térmicos.
🔗 La resistencia de un material, como el platino en un RTD, es casi lineal frente a la variación de temperatura, lo que permite medir la temperatura a través de cambios en la resistencia y voltaje.

Q & A

¿Qué es un termopar y cómo funciona?
-Un termopar es un dispositivo utilizado para medir la temperatura. Funciona conectando dos metales diferentes en un extremo y los otros extremos en un bloque de terminales. Utiliza un voltímetro para leer la diferencia de voltaje entre los dos, lo que indica la temperatura.
¿Por qué los termopares son prácticos y fáciles de usar?
-Los termopares son prácticos y fáciles de usar porque solo requieren conectar el sensor a un dispositivo de medición, como un multímetro, y seleccionar el ajuste de temperatura para obtener una lectura precisa rápidamente.
¿Cómo se genera el voltaje en un termopar cuando se aplica calor?
-Cuando se aplica calor a la unión de dos metales diferentes en un termopar, se genera un voltaje debido a la diferencia de temperatura entre los extremos. La vibración de los átomos y moléculas excitados permite a los electrones libres moverse más fácilmente hacia el extremo más frío, creando así una diferencia de carga que se mide como voltaje.
¿Qué es el rango de temperatura nominal y cómo se representa en un termopar?
-El rango de temperatura nominal es el intervalo de temperaturas que un termopar está diseñado para medir. Se representa con una letra que indica su rango, siendo el tipo K el más común y de uso general.
¿Cómo se relaciona la vibración de los átomos y moléculas con el funcionamiento de un termopar?
-La vibración de los átomos y moléculas, causada por el calor, hace que las moléculas y átomos vibren y los electrones libres se muevan hacia el extremo más frío de la varilla, lo que resulta en una diferencia de carga que se puede medir como voltaje.
¿Qué es un sensor RTD y cómo funciona?
-Un RTD, o Detector de Temperatura de Resistencia, es un sensor que mide la temperatura a través de la resistencia eléctrica de un material, generalmente de platino. La resistencia del material cambia con la temperatura, lo que permite medir la temperatura a través de la medición de la resistencia.
¿Cómo se relaciona la resistencia de un material con su temperatura?
-La mayoría de los conductores, especialmente los metales, aumentan su resistencia cuanto más calientes se vuelven. Esto se debe a que la excitación de los átomos y moléculas hace que sea más difícil para los electrones libres moverse sin colisionar entre ellos.
¿Por qué se utiliza el platino en los RTD y cómo se relaciona su resistencia con la temperatura?
-El platino se utiliza en los RTD debido a que tiene una relación de resistencia casi lineal con la variación de temperatura. Esto permite una medición precisa de la temperatura a través de la medición de la resistencia del platino.
¿Cómo se calibra un termopar para obtener mediciones precisas?
-Para calibrar un termopar, se prueba el dispositivo con temperaturas conocidas y se marcan los voltajes generados. Luego, se utiliza una fórmula para calcular la temperatura a partir del voltaje medido.
¿Cómo se mejora la precisión de un termopar en aplicaciones de laboratorio?
-Para mejorar la precisión en laboratorios, se sumerge la unión fría en un baño de hielo para obtener un voltaje con referencia a 0 grados centígrados. También se compensa la diferencia midiendo la temperatura de la conexión y aplicando una fórmula para compensar el error.
¿Por qué es importante comparar la temperatura medida con una referencia conocida?
-Es importante comparar la temperatura medida con una referencia conocida para asegurar la precisión de la medición. Esto es similar a cómo se mide la presión en una tubería comparándola con la presión atmosférica exterior.

Outlines

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🔍 Funcionamiento y tipos de termopares

Este párrafo explica cómo funciona un termopar y los diferentes tipos disponibles. Un termopar es un dispositivo que mide temperatura mediante la conexión de dos metales diferentes en un extremo y el otro en un bloque de terminales. Al aplicar calor a la unión, se genera una diferencia de voltaje que se puede medir con un voltímetro. Los termopares están disponibles en diferentes rangos de temperatura, representados por letras que indican su rango nominal. El tipo más común es el K, que es de uso general. El vídeo también muestra cómo el calor viaja a lo largo de un material, como una varilla de metal, y cómo la vibración de los átomos y moléculas provoca la movilidad de los electrones, creando una diferencia de carga que se puede medir como una diferencia de voltaje.

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🧪 Calibración y uso de termopares y RTD

Este párrafo se centra en cómo se calibra un termopar y el uso de sensores de temperatura RTD (Detector de Temperatura de Resistencia). Para calibrar un termopar, se sumerge la unión fría en un baño de hielo para obtener una referencia de voltaje a 0 grados centígrados. Sin embargo, este método no es práctico para la mayoría de las aplicaciones, por lo que en su lugar se compensa la diferencia de temperatura midiendo la temperatura ambiental y aplicando una fórmula para corregir el error. Los RTD son dispositivos sencillos que miden la temperatura a través de la resistencia de un material, que generalmente aumenta con la temperatura. El platino es un material comúnmente utilizado en RTD debido a su resistencia casi lineal a la variación de temperatura. El vídeo concluye invitando al espectador a explorar más sobre estos temas y a seguir el canal en las redes sociales.

Mindmap

Keywords

💡Termopar

Un termopar es un dispositivo utilizado para medir la temperatura basándose en la diferencia de voltaje generado por dos metales diferentes unidos en un extremo y conectados en un bloque de terminales en el otro. En el video, el termopar se utiliza para demostrar cómo la temperatura afecta la generación de voltaje entre dos metales, y es fundamental para entender el funcionamiento de los sensores de temperatura.

💡Sensor de temperatura

El sensor de temperatura es un componente del termopar que se utiliza para detectar cambios en la temperatura y enviar una señal eléctrica al dispositivo de medición. En el script, se menciona que el termopar 'viene con un sensor de temperatura de mano', lo que indica que el sensor es una parte integral del sistema de medición de temperatura.

💡Multímetro

Un multímetro es un instrumento de medición eléctrica que puede medir varios parámetros, como tensión, corriente y resistencia. En el video, se utiliza un multímetro para medir la diferencia de voltaje generada por el termopar, lo cual es crucial para obtener una lectura de temperatura precisa.

💡Diferencia de voltaje

La diferencia de voltaje es la cantidad de voltaje que se mide entre dos puntos en un circuito. En el contexto del video, esta diferencia es medida con un voltímetro para determinar la temperatura, ya que 'el voltaje aquí será muy muy pequeño' y cambia con la temperatura.

💡Rango de temperatura nominal

El rango de temperatura nominal es el intervalo de temperaturas dentro del cual un termopar es diseñado para funcionar. En el script, se menciona que los termopares 'están disponibles en diferentes rangos de temperatura', y se utiliza una letra para representar este rango, siendo el tipo K el más común.

💡Calentamiento

El calentamiento es el proceso por el cual un objeto adquiere más energía térmica, lo que aumenta su temperatura. En el video, el calentamiento se utiliza para demostrar cómo la temperatura afecta la generación de voltaje en el termopar, como se muestra cuando 'aplicamos calor a la unión'.

💡Vibración de átomos y moléculas

La vibración de átomos y moléculas es un fenómeno físico que ocurre cuando estos se excitan por el calor, lo que provoca que se muevan más rápido. En el script, se describe cómo el calor 'hace que las moléculas y los átomos vibren', lo que es esencial para la generación del voltaje en el termopar.

💡Electrones libres

Los electrones libres son electrones que no están atados a ningún átomo en particular y pueden moverse libremente en un material. En el video, se menciona que la vibración de los átomos y moléculas 'permitirá que sus electrones libres se muevan más fácilmente', lo que es clave para la generación de la señal eléctrica en el termopar.

💡Diferencia de temperatura

La diferencia de temperatura es la diferencia entre las temperaturas de dos puntos o regiones en particular. En el script, se destaca que esta diferencia es esencial para el funcionamiento del termopar, ya que 'hay una variación de temperatura una diferencia de temperatura de un extremo al otro'.

💡RTD (Detector de temperatura de resistencia)

Un RTD, o Detector de temperatura de resistencia, es un tipo de sensor de temperatura que mide la temperatura a través de la resistencia eléctrica de un material. En el video, se describe cómo el RTD 'generalmente vienen en estos diferentes diseños para aplicaciones de ingeniería' y se utiliza para medir la temperatura debido a que 'la temperatura del material cambiará la resistencia del material'.

💡Ley de Ohm

La Ley de Ohm establece que el voltaje en un circuito es igual a la corriente multiplicada por la resistencia. En el contexto del video, se utiliza esta ley para explicar cómo el cambio en la resistencia de un material a causa del calentamiento puede ser medido como un cambio en el voltaje, lo que 'nos permite medir el voltaje para saber la temperatura'.

Highlights

El video explica cómo funciona el termopar y sus diferentes tipos.

Un termopar típico incluye un sensor de temperatura y un diseño robusto.

Los termopares son prácticos y fáciles de usar, conectando el sensor a un dispositivo de medición.

El uso de un multímetro para obtener una lectura precisa de temperatura.

Los termopares operan conectando dos metales diferentes en un extremo y mediendo la diferencia de voltaje.

La generación de voltaje por un termopar al aplicar calor a una unión.

Los termopares están disponibles en diferentes rangos de temperatura, representados por una letra.

El tipo K es el modelo de termopar más común y de uso general.

La vibración de átomos y moléculas por calor permite el movimiento de electrones hacia el extremo más frío.

La diferencia de temperatura crea una diferencia de carga en los extremos de un material.

La comparación de voltaje es similar a la de presión en una tubería.

Conexión de dos cables del mismo material no genera diferencia de voltaje.

Conexión de cables de materiales diferentes permite medir diferencias de voltaje.

El calibramiento de un termopar requiere pruebas con temperaturas conocidas.

El uso de un baño de hielo para obtener una referencia de voltaje a 0 grados centígrados.

La compensación de la diferencia de temperatura mediante la medición de la temperatura de la conexión.

El uso de un sensor RTD (Detector de Temperatura de Resistencia) para medir temperatura.

La resistencia de un material cambia con la temperatura, lo que se puede medir con un multímetro.

La ley de Ohm relaciona voltaje, corriente y resistencia, y se utiliza para medir temperaturas.

El platino es un material utilizado en RTDs por su alta resistencia a la temperatura.

Los diseños de RTDs incluyen películas y alambres enrollados, protegidos en cerámica y vidrio.