Ejercicio 4. Unidad 4 Busca en internet información acerca del sensor PT100 de temperatura y responde brevemente brevemente a las siguientes preguntas !"ómo es el comportamiento de la resistencia respecto a la Temperatura# !Tiene un comportamiento lineal la resistencia respecto a la Temperatura# !$e %u& est'n fabricados los sensores sensores PT100# $iferentes tipos de cone(iones )a* un listado comparativo c omparativo de diferentes fabricantes %ue comercialicen PT100
Criterios de evaluación
+a evaluación, es una componente fundamental de la formación. Este trabajo obligatorio formar' parte de t- calicación nal. En esta tabla, se resumen los aspectos a valorar y el porcentaje %ue representa representa cada unos de los mismos.
%
%
Total
Ob.
Cómo es el comportamiento de la resistencia respecto a la Temperatura
10
Tiene Tiene un compor comportam tamie iento nto linea lineall la la resi resiste stenc ncia ia respe respecto cto a la la Te Temperat mperatura ura
5
De qué están fabricados los sensores PT100
20
$iferentes tipos de cone(iones
0
)a* un listado comparativo c omparativo de diferentes fabricantes %ue comercialicen PT100
TOTAL
Ejerci Eje rcicio cios s Ele Electr ctróni ónica ca an analó aló!i !ica ca
25
100
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s o i c i c r e j E
¿Cómo es el comportamiento de la resistencia respecto a la Temperatura? El sensor PT/100 es un sensor de temperatura %ue basa su funcionamiento en la variación de resistencia a cambios de temperatura del medio. El elemento consiste en un arrollamiento muy no de Platino bobinado entre capas de material aislante y protegido por un revestimiento cer'mico, %ue a 0 " presenta una resistencia de 100 oms y %ue al aumentar la temperatura aumenta su resistencia el&ctrica.
¿Tiene un comportamiento lineal la resistencia respecto a la Temperatura? El material %ue forma el conductor2platino3, posee un coeciente de temperatura de resistencia , el cual determina la variación de la resistencia del conductor por cada grado %ue cambia su temperatura seg-n la siguiente ecuación
= R ( 1 + α ∙ t )
Rt
0
5iendo 60 7 resistencia en 8 a 09" 26t209"3760710083 6t 7 resistencia en 8 a t9" t 7 temperatura a la %ue est' el sensor 7 coeficiente de temperatura de la resistencia cuyo valor entre 09" y 1009" es de 0.00:;<0 9"/1 en la escala Pr'ctica de Temperaturas =nternacional 2=PT5/>;3.
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¿De
qué están
fabricados los sensores PT100? ?ormalmente las Pt100 industriales se tienen encapsuladas dentro de un tubo de acero ino(idable u otro material 2vaina3@ en un e(tremo est' el elemento sensible 2alambre de platino3 y en el otro est' el terminal el&ctrico de los cables protegido dentro de una caja redonda de aluminio 2cabe*al3. El platino es el metal en el %ue basa su principio de funcionamiento el Pt100. El platino es el elemento m's indicado para la fabricación de sensores de temperatura por resistencia, ya %ue, como se desprende de la tabla anterior posee
1. Alto coeciente de temperatura. . Alta resistividad, lo %ue permite una mayor variación de resistencia por C". :. 6elación lineal resistencia/temperatura. 4. 6igide* y ductilidad lo %ue facilita el proceso de fabricación de la sonda de resistencia <. Estabilidad de sus caracterDsticas durante su vida -til.
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Diferentes tipos de conexiones E(isten : modos de cone(ión de los Pt100, y para cada uno de ellos se re%uiere un instrumento lector distinto. El objetivo es determinar e(actamente la resistencia el&ctrica 6t del elemento sensor de platino sin %ue inuya en la lectura la resistencia de los cables 6c. •
"one(ión con ilos.
El modo m's sencillo de cone(ión, aun%ue el menos recomendado, es con solo dos cables. En este caso, las resistencias de los cables 6c1 y 6c %ue unen el Pt100 al instrumento se suman, generando un error inevitable. El lector medir' el total 6tF6c1F6c en ve* de 6t -nicamente. Para minimi*ar el error se emplear' cable lo m's grueso posible, con menor resistencia 6c a medida %ue aumenta el grosor.
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"one(ión con ilos. !"emplo
"on una temperatura de G09" se tiene una 6t 7 1:4.H 8. 5i 6c1 7 1.: 8 y 6c 7 1. 8, entonces la resistencia total es 1:H. 8 y la lectura del instrumento ser' G>9". Un cable ra*onablemente grueso de longitud apro(imada 1< metros, ser' a%uel %ue permita minimi*ar el error en la lectura asta 1.<9". •
"one(ión con : ilos.
El modo de cone(ión de : ilos es el m's com-n y resuelve bastante bien el problema de error generado por los cables. El -nico re%uisito es %ue los tres cables tengan la misma resistencia el&ctrica, pues es sistema de medición se basa casi siempre en el puente de Ieatstone. Por supuesto, el lector de temperatura tiene %ue ser
para este tipo de cone(ión.
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Conexión con 3 hilos.
Un modo de funcionamiento es acer pasar una corriente conocida a trav&s de los cables a*ul y verde, con lo %ue el instrumento mide 6c. +uego se mide la resistencia por los cables caf& y a*ul para nalmente restarle 6c al valor medido, y obtener 6t. •
"one(ión con 4 ilos.
El m&todo de 4 ilos es el m's preciso de los tres. +os 4 cables pueden ser distintos 2distinta resistencia3, pero el instrumento lector es m's costoso. Por los cables 1 y 4 se ace circular una corriente = conocida a trav&s de 6t, provocando una diferencia de potencial J en los e(tremos de 6t. +os cables y 4 est'n conectados a la entrada de un voltDmetro de alta impedancia, luego por estos cables no circula corriente y la caDda de potencial en ellos ser' cero, y por lo tanto el voltDmetro medir' e(actamente el voltaje J en los e(tremos del elemento 6t.
Kinalmente, el instrumento obtiene Rt al dividir V entre I. "one(ión con 4 ilos.
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"ual%uiera %ue sea el m&todo de cone(ión, se debe acer pasar una cierta corriente = por el elemento sensor, de modo %ue se pueda medir su resistencia. Esta corriente =, llamada corriente de e(citación, es suministrada por el instrumento lector, y es del orden de 0.1 mA a mA dependiendo del modelo y marca del e%uipo. Un problema %ue puede ocurrir es %ue la corriente de e(citación genere, por efecto Loule, un calentamiento del elemento sensor, aumentando su temperatura y produciendo asD un error en la lectura. Este problema se acent-a cuanto m's pe%ueMo sea el Pt100, por tener menor capacidad de disipación del calor generado, y tambi&n si se est' midiendo en un medio menor conductor del calor@ asD por ejemplo, los errores ser'n mayores si se reali*an mediciones en el aire %ue si se reali*an en agua. +os valores tDpicos del error producido en un Pt100 son del orden de 0.<9" por milivatio generado cuando el Pt100 est' en aire sin circular, y 0.0<9" con el mismo Pt100 en agua. +a potencia de autocalentamiento depende del cuadrado de la corriente de e(citación, de modo %ue a menor corriente menor ser' el efecto. Kinalmente, se deben tener ciertas precauciones de limpie*a y protección en la instalación de los Pt100, para prevenir errores por fuga de corriente. Es frecuente %ue cables en ambientes muy -medos se deterioren y se produ*ca un paso de corriente entre ellos a trav&s de la umedad condensada. Aun%ue mDnima, esta corriente fugada ace aparecer en el lector una temperatura menor %ue la real. Estas fugas tambi&n pueden ocurrir en el ó(ido, umedad o polvo %ue cubra los terminales. Por otro lado, no se deben montar los Pt100 en lugares sometidos a mucas vibraciones, por%ue es probable %ue se fracturen.
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#istado comparativo de diferentes fabricantes que comerciali$an PT100 Fabricant e Omega
Tipo: PRS-3-100. Pt100 de limpiado insitu para uso alimenticio y en procesos farmacuticos. !abe"al con rosca de cone#i$n de polipropileno. Super%cies &'medas de acero ino#idable 31()* con buen acabado super%cial. +i,metros de ( mm para condiciones de medida est,ndar y * mm para condiciones de medida e#tremas* con probetas de &asta /* mm disponibles. Probetas de longitudes est,ndar de * 100* 1 y 10 mm. !one#i$n de / cables. Sensor RT+ de platino de clase 2 100.00 40.0( 5 at 06!7. Rango de temperatura de medici$n de -0 a 00 8!. !ompatible con instrumentos de medida y transmisores de y 3 cables.
2friso
Tipo: 9T& ersi$n: term$metro de resistencia roscado* para presiones medias y cargas de ;u
?! 1. Sonda de medida sustituible* de di,metro ( mm. aina de protecci$n de acero ino#idable 1./1 @ +>A /37 de mm de di,metro. )ongitudes de sonda de 100* 1* 1(0* 0 y /00 mm. !abe"al de aluminio =-+>A /37 con grado de protecci$n >P/. Rango de medici$n de -3 a /00 8!.
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Opcional sensor de clase 2* y Baina de di,metro reducido de ( mm. Cimo Tipo: FT T=0 >nstrumen ?Duipos de medici$n compuestos por sondas Pt100 con ts cabe"as de cone#i$n est,ndar* de acoplamiento roscado* indicadas para la industria alimentaria* y con un rango de medida de -/0 a /00 8!.Se tiene una gran Bariedad de accesorios pie"as de %ndicados para medidas en procesos farmacuticos en planta.)a Baina de la probeta est, fabricada en acero ino#idable 31()* con di,metros desde 3.0 mm &asta .0 mm* y longitudes diferentes en funci$n de la aplicaci$n. ?l montaP(.
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