Ejercicio 4. Unidad 4 Busca en internet información acerca del sensor PT100 de temperatura y responde brevemente a las siguientes preguntas: ¿Cómo es el comportamiento de la resistencia respecto a la Temperatura? ¿Tiene un comportamiento lineal la resistencia respecto a la Temperatura? ¿De qué están fabricados los sensores PT100?
Diferentes tipos de conexiones
Haz un listado comparativo comparativo de diferentes fabricantes que comercialicen PT100
Criterios de evaluación La evaluación, es una componente fundamental de la formación. Este trabajo obligatorio formará parte de tú calificación final. En esta tabla, se resumen los aspectos a valorar y el porcentaje que representa cada unos de los mismos.
% Total Cómo es el comportamiento de la resistencia respecto a la Temperatura Tiene un comportamiento lineal la resistencia respecto a la Temperatura
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De qué están fabricados fabricado s los sensores PT100
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Diferentes tipos de conexiones
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Haz un listado comparativo de diferentes fabricantes que comercialicen comercialicen PT100
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TOTAL
100
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% Ob.
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¿Cómo es el comportamiento de la resistencia respecto a la Temperatura?
El Pt100 consiste en un arrollamiento muy fino de alambre de platino bobinado entre capas de material aislante y protegido por un revestimiento cerámico, que a 0 °C presenta una resistencia de 100 ohms y que al aumentar la temperatura aumenta su
resistencia eléctrica.
¿Tiene un comportamiento lineal la resistencia respecto a la Temperatura?
En el Pt100, al aumentar la temperatura aumenta su resistencia eléctrica de acuerdo con la siguiente ecuación:
Siendo: R0 = resistencia en Ω a 0ºC (Rt(0ºC)=R0=100Ω) Rt = resistencia en Ω a tºC t = temperatura a la que está el sensor α = coeficiente de temperatura de la resistencia cuyo valor entre 0ºC y 100ºC es de -1
0.003850 ºC en la escala Práctica de Temperaturas Internacional (IPTS-68).
Gráfica Tª-Resistencia del Pt100
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¿De qué están fabricados los sensores PT100?
Normalmente las Pt100 industriales se tienen encapsuladas dentro de un tubo de acero inoxidable u otro material (vaina); en un extremo está el elemento sensible (alambre de platino) y en el otro está el terminal eléctrico de los cables protegido dentro de una caja redonda de aluminio (cabezal). El platino es el metal en el que basa su principio de funcionamiento el Pt100.
Diferentes tipos de conexiones.
Existen 3 modos de conexión de los Pt100, y para cada uno de ellos se requiere un instrumento lector distinto. El objetivo es determinar exactamente la resistencia eléctrica Rt del elemento sensor de platino sin que influya en la lectura la resistencia de los cables Rc.
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Conexión con 2 hilos. El modo más sencillo de conexión, aunque el menos recomendado, es con solo dos cables. En este caso, las resistencias de los cables Rc1 y Rc2 que unen el Pt100 al instrumento se suman, generando un error inevitable. El lector medirá el total Rt+Rc1+Rc2 en vez de Rt únicamente. Para minimizar el error se empleará cable lo más grueso posible, con menor resistencia Rc a medida que aumenta el grosor.
Conexión con 2 hilos.
Ejemplo. Con una temperatura de 90ºC se tiene una Rt = 134.7 Ω. Si Rc1 = 1.3 Ω y Rc2 = 1.2 Ω, entonces la resistencia total es 137.2 Ω y la lectura del instrumento será 96ºC. Un cable razonablemente grueso de longitud aproximada 15 metros, será aquel que permita minimizar el error en la lectura hasta 1.5ºC.
Conexión con 3 hilos. El modo de conexión de 3 hilos es el más común y resuelve bastante bien el problema de error generado por los cables. El único requisito es que los tres cables tengan la misma resistencia eléctrica, pues es sistema de medición se basa casi siempre en el puente de Wheatstone. Por supuesto, el lector de temperatura tiene que ser para este tipo de conexión.
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Conexión con 3 hilos.
Un modo de funcionamiento es hacer pasar una corriente conocida a través de los cables azul y verde, con lo que el instrumento mide 2Rc. Luego se mide la resistencia por los cables café y azul para finalmente restarle 2Rc al valor medido, y obtener Rt.
Conexión con 4 hilos. El método de 4 hilos es el más preciso de los tres. Los 4 cables pueden ser distintos (distinta resistencia), pero el instrumento lector es más costoso. Por los cables 1 y 4 se hace circular una corriente I conocida a través de Rt, provocando una diferencia de potencial V en los extremos de Rt. Los cables 2 y 4 están conectados a la entrada de un voltímetro de alta impedancia, luego por estos cables no circula corriente y la caída de potencial en ellos será cero, y por lo tanto el voltímetro medirá exactamente el voltaje V en los extremos del elemento Rt. Finalmente, el instrumento obtiene Rt al dividir V entre I.
Conexión con 4 hilos.
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Cualquiera que sea el método de conexión, se debe hacer pasar una cierta corriente I por el elemento sensor, de modo que se pueda medir su resistencia. Esta corriente I, llamada corriente de excitación, es suministrada por el instrumento lector, y es del orden de 0.1 mA a 2 mA dependiendo del modelo y marca del equipo. Un problema que puede ocurrir es que la corriente de excitación genere, por efecto Joule, un calentamiento del elemento sensor, aumentando su temperatura y produciendo así un error en l a lectura. Este problema se acentúa cuanto más pequeño sea el Pt100, por tener menor capacidad de disipación del calor generado, y también si se está midiendo en un medio menor conductor del calor; así por ejemplo, los errores serán mayores si se realizan mediciones en el aire que si se realizan en agua. Los valores típicos del error producido en un Pt100 son del orden de 0.5ºC por milivatio generado cuando el Pt100 está en aire sin circular, y 0.05ºC con el mismo Pt100 en agua. La potencia de autocalentamiento depende del cuadrado de la corriente de excitación, de modo que a menor corriente menor será el efecto. Finalmente, se deben tener ciertas precauciones de limpieza y protección en la instalación de los Pt100, para prevenir errores por fuga de corriente. Es frecuente que cables en ambientes muy húmedos se deterioren y se produzca un paso de corriente entre ellos a través de la humedad condensada. Aunque mínima, esta corriente fugada hace aparecer en el lector una temperatura menor que la real. Estas fugas también pueden ocurrir en el óxido, humedad o polvo que cubra los terminales. Por otro lado, no se deben montar los Pt100 en lugares sometidos a muchas vibraciones, porque es probable que se fracturen.
Listado comparativo de diferentes fabricantes que comercializan PT100.
Fabricante Omega
Tipo: PRS-3-100. Pt100 de limpiado insitu para uso alimenticio y en procesos farmacéuticos. Cabezal con rosca de conexión de polipropileno. Superficies húmedas de acero inoxidable 316L, con buen acabado superficial. Diámetros de 6 mm para condiciones de medida estándar y 9,5 mm para condiciones de medida extremas, con probetas de hasta 4,5 mm disponibles. Probetas de longitudes estándar de 75, 100, 125 y 150 mm. Conexión de 4 cables. Sensor RTD de platino de clase A (100.00 ±0.06 Ω at 0°C). Rango de temperatura de medición de -50 a 200 ºC. Compatible con instrumentos
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Afriso
Kimo Instruments
Thermal Detection
de medida y transmisores de 2 y 3 cables. Tipo: WTh 25 Versión: termómetro de resistencia roscado, para presiones medias y cargas de flujos. Sensor Pt100, con 2, 3 o 4 cables de conexión. Clase B, IEC 751. Sonda de medida sustituible, de diámetro 6 mm. Vaina de protección de acero inoxidable (1.4571 – DIN 43772) de 9 mm de diámetro. Longitudes de sonda de 100, 125, 160, 250 y 400 mm. Cabezal de aluminio (B-DIN 43729) con grado de protección IP54. Rango de medición de -35 a 400 ºC. Opcional sensor de clase A, y vaina de diámetro reducido de 6 mm. Tipo: FT TB50 Equipos de medición compuestos por sondas Pt100 con cabezas de conexión estándar, de acoplamiento roscado, indicadas para la industria alimentaria, y con un rango de medida de -40 a 400 ºC. Se tiene una gran variedad de accesorios (piezas de fijación, conectores, cables etc.) y los convertidores comercializados por Kimo permiten ampliar las condiciones de trabajo de los Pt100. Tipo: PDS-045-LD Rango de medida de -50 a +380 °C. Indicados para medidas en procesos farmacéuticos en planta. La vaina de la probeta está fabricada en acero inoxidable 316L, con diámetros desde 3.0 mm hasta 8.0 mm, y longitudes diferentes en función de la aplicación. El montaje puede realizarse por presión, o sobre flancos ajustables, o sobre una junta de sellado usando sellador. El material de la cabeza de conexión es plástico reforzado con fibra, con una capucha roscada. Dispone también de una cadena de retención de acero inoxidable y una entrada de cable de M20. Tiene un grado de protección IP67.
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