Sensores de Temperatura 🔥 Funcionamiento 💥 [#005]
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
🎥 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.
🌡️ 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.
🧪 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
💡Termómetro de vidrio
💡Termómetro bimétal
💡Termómetro de bulbo y capilar
💡Resistencia de temperatura
💡PT100
💡Termistores
💡LM35
💡Termopares
💡Tipo K termopar
💡Modelo matemático
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.
Invitación a suscribirse al canal de Control Automático y acceder a más contenidos educativos sobre instrumentación industrial.
Transcripts
en este vídeo aprenderemos el
funcionamiento de los diferentes
sensores de temperatura que existen a
nivel industrial
o la control eros y controle las les doy
la bienvenida nuevamente a otro vídeo de
control automático de educación puntocom
mi nombre es sergio castaño y en el día
de hoy vamos a continuar con nuestro
curso de esta instrumentación industrial
primero antes que nada si no has tenido
la oportunidad de ver todas las clases
de instrumentación que hemos hecho hasta
la fecha pues mira esta tarjeta que está
saliendo si le das click ahí podrás ver
todas las clases que tenemos en este
vídeo vamos a tratar una de las
variables más importantes que vamos a
encontrar a nivel industrial que es la
variable de temperatura vamos a aprender
cuáles son los instrumentos de medición
que existen en las industrias para poder
tener un control y una medición de esta
variable tan importante así que veamos
cómo es que funciona
[Música]
si lo deseas puedes aumentar la
velocidad del vídeo la que hagas la
explicación mucho más rápida y dinámica
y
y medidores de temperatura vamos a ver
entonces cómo funcionan los medidores de
temperatura nuevamente esta clase hace
parte del curso de instrumentación de
control automático de educación puntocom
comencemos a ver un poco sobre los
sensores de temperatura primero es
importante decir que la temperatura es
una de las variables más importantes al
ser medio en todo proceso industrial
pues casi todos los fenómenos físicos
están afectadas por ella por lo tanto es
importante conocer los sensores de
temperatura industriales y su
funcionamiento y eso lo que vamos a
hacer en este vídeo comencemos a ver
algunos tipos de sensores de
temperaturas con los cuales ustedes
pueden encontrarse industrialmente uno
de los más conocidos y comunes es el
termómetro de vidrio como lo vemos aquí
en la figura el termómetro de vidrio
está constituido por un depósito de
vidrio que contiene aquí en su interior
una determinada sustancia que puede ser
mercurio alcohol tolueno ventana que es
simplemente al calentarse o enfriarse
hace que ese líquido comience a
expandirse y suba través del tubo
capilar indicándonos cuál es la medida
de temperatura así como lo podemos ver
en esta animación ese fluido entonces a
través de su expansión puede mostrarnos
la medida actual de temperatura por otro
lado tenemos los termómetros bi
metálicos su funcionamiento se basa en
que está constituido por dos metales
diferentes los cuales poseen un
coeficiente de dilatación diferente para
poder indicar la variación de
temperatura normalmente la cara de estos
termómetros metálicos es ésta la que
vemos en la imagen y como podemos
apreciar en la animación al ser dos
metales con coeficiente de dilatación
diferente la diferencia de temperatura
va a hacer que los metales comiencen a
deformarse y esa deformación pues es
capturada por un dispositivo mecánico
que nos va a mostrar la medición de la
temperatura actual termómetros de bulbo
y capilar como lo vemos aquí en la
imagen un termómetro de bulbo y capilar
consiste en un bulbo mediante un capilar
que se conecta a una espiral
forma al aumentar la temperatura en el
bulbo como lo vemos acá que puede ser
bien sea un gas o un líquido esa
sustancia comienza a expandirse haciendo
con que la espiral se desenrolla
consiguiendo con esto que la aguja se
mueva para podernos indicar cuál es la
temperatura actual en nuestro proceso
otro tipo de sensor de temperatura
bastante popular son los termómetros de
resistencia como lo vemos aquí en la
imagen a medida que aumenta la
temperatura pues aumenta el nivel de
resistencia sobre el sensor es decir que
estos sensores se basan en el principio
de la variación de resistencia a medida
que la temperatura cambia está
constituido por un hilo muy fino el cual
está enrollado en un conductor formando
una bobina entre capas de material
aislante y protegido por un
revestimiento de vidrio o cerámica
industrialmente los podemos ver de esta
manera donde los metales más utilizados
para su construcción son el platino el
cobre el níquel y el níquel hierro
en general los más conocidos
industrialmente es la resistencia de
platino la cual presenta una media de
100 o muse a 0 grados centígrados y es
conocida como la pt 100 la forma simple
de usar este dispositivo es hacer pasar
una corriente continua sobre la sonda
provocando una caída de tensión a medida
que se va variando la resistencia los
términos son sensores de temperatura por
resistencia los terminales son
semiconductores que poseen un
coeficiente de temperatura negativo de
valor elevado por lo que sus variaciones
son rápidas y grandes ante pequeñas
variaciones de temperatura generalmente
son fabricados con níquel magnesio
hierro cobalto cobre titanio entre otros
aquí la figura podemos ver dos tipos de
terminales el de color negro se conoce
como nfc que es un semiconductor de
coeficiente de temperatura negativo y el
azul es un pts que es un coeficiente de
temperatura positivo su funcionamiento
se basa en la variación de resistencia
del semiconductor debido al cambio de
temperatura ambiente creando
una variación en la concentración de
portadores para el caso entonces de este
dispositivo negro el em etc que es el de
coeficiente de temperatura negativo si
aumentamos la temperatura que está
censando este dispositivo dentro de él
comenzará a aumentarse también la
concentración de portadores por lo que
la resistencia será muchísimo menor de
ahí viene el término de que sea de
coeficiente negativo para los terminales
etc en el caso de un semiconductor con
un dopado muy intenso éste adquirirá
propiedades metálicas toman un
coeficiente positivo en un margen de
temperatura limitado usualmente los
terminales se fabrican a partir de
óxidos semiconductores tales como el
óxido férrico el óxido de níquel y el
óxido de cobalto
tenemos también los sensores de
temperatura semiconductor que son
simplemente formados por un encapsulado
y donde el dispositivo dispone de una
función de transferencia proporcional a
la temperatura uno de los dispositivos
pues más comunes que hemos utilizado
aquí en la página también se conoce como
el l m 35 que simplemente capta la
variación de temperatura en su exterior
los termopares conocido también como
termo cumplan es un transductor formado
por la unión de dos metales como lo
vemos aquí en un metal de color azul y
otro en color amarillo y aquí entonces
al detectar el la variación de
temperatura pues en sus terminales se
genera una variación de tensión
industrialmente pues los podemos
encontrar de varios tipos aquí vemos por
ejemplo una de las presentaciones dentro
de unos dispositivos conocidos como los
termo pozos que es donde se almacena
pues la termo cupla para acoplar los
directamente dentro de los procesos
existen diferentes combinaciones de
metales que pueden ser utilizados en una
termo cupla el más conocido de todos es
el termo par tipo k formado por níquel
cromo y níquel aluminio zinc
podemos encontrar termopar tipo de rss
de cada uno de estos termopares que
acaba de nombrar pues presentan un rango
y un entorno de trabajo diferente es por
eso que si deseas utilizar nuestros
dispositivos pues deberás saber a qué
aplicación quieres instalarle este tipo
de sensores y si tiene el rango adecuado
para tu proceso por ejemplo el termo
partipó es un termo pal de níquel cromo
o cobre níquel conocido como constante
que más o menos va de entre menos 200 a
900 grados celsius el termo par tipo t
es de cobre cobre níquel constantan va
de menos 200 a 260 grados celsius
el tipo jota es de hierro cobre y níquel
constantan de menos 200 a 1.200 grados
el tipo k que ya lo hablamos el níquel
cromo y níquel aluminio alum el que va
desde 500 grados hasta 1200 50 grados
el tipo r es platino al 13% radio
platino éste llega hasta los ciento mil
500 grados
el tipo de heces platino 10% radio
platino
llega hasta los 1.500 grados el tipo b
es platino 30% radio platino 6% radio
hasta mil 800 grados consigue llegar a
este sensor por último tenemos el termo
par tipo en que sus dos metales vienen
formados por 84 6% de níquel 14 por
ciento de cromo y 14 por ciento de
silicio metal con el otro metal que
tiene un 95 6% en el kily zero punto 4
por ciento de silicio va de 0 a 2.300 16
grados perfecto control éstos y
controladas con esto hemos llegado al
final de este primer vídeo sobre los
sensores de temperatura aquí aprendimos
entonces los sensores más comunes que
vamos a encontrar a nivel industrial
aprendimos cuál es su principio de
funcionamiento vamos a ver un segundo
vídeo sobre el sensores de temperatura
donde vamos a aprender a obtener el
modelo matemático de estos sensores
vamos a obtener su función de
transferencia y su ecuación diferencia
así como lo hemos hecho en los otros
vídeos de nuestro curso así que no te
pierdas el siguiente vídeo
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