uNIVERSIDAD nACIONAL DE INGENIERA fACULTAD DE INGENIERA MECNICALABORATORIO DE INGENIERA MECNICA

A) OBJETIVOS

Calibrar termmetros de diferentes tipos, teniendo como patrn a uno de ellos.

B) FUNDAMENTO TERICOQu es La Temperatura?La temperatura es el grado de agitacin molecular de las sustancias que se manifiesta cuando el material se dilata o comprime ,empricamente se entiende como el grado de caliente o fro que presenta un cuerpo de acuerdo a un patrn. Segn la teora molecular la temperatura, como magnitud, mide la energa cintica media de las molculas de una sustancia. Segn la fsica estadstica la temperatura se define como sensibilidad de la energa a los cambios de entropa a volumen constante. Asignar un valor numrico a una temperatura plantea un problema importante. La mayora de las magnitudes fsicas suelen ser magnitudes extensivas (a partir del patrn de la unidad se pueden definir de forma sencilla mltiplos y submltiplos de ella). TERMMETROSTERMMETROS DE COLUMNA LQUIDAFue Galileo a comienzos del siglo XVII el precursor del termmetro de columna de lquido, aunque l utiliz aire como fluido termomtrico. Durante los siguientes 100 aos fueron evolucionando los lquidos de uso, primero agua y despus alcohol. Otro gran paso en su evolucin se dio al sellarlos y hacerlos independientes de la variacin de presin atmosfrica. Pero no fue hasta el siglo XVIII cuando Fahrenheit dise y construy un termmetro utilizando mercurio como fluido termomtrico. A partir de entonces la concepcin del termmetro de columna de mercurio apenas ha variado, solamente en la utilizacin de fluidos que permiten alcanzar temperaturas ms altas y en las precisiones alcanzadas.TIPOS DE INMERSINCada tipo de termmetro se fabrica para leer valores correctos a una determinada profundidad de inmersin, y as se dividen en termmetros de inmersin total, parcial o completa.

1. Termmetros de Inmersin Total. Este tipo de termmetros estn graduados por el fabricante para dar lecturas correctas cuando el bulbo y la parte de varilla que contiene el lquido termomtrico estn totalmente inmersas en el medio isotermo. Pese a su nombre, no es recomendable que est inmerso el segmento de la varilla por encima del menisco. El calentamiento de esta parte a altas temperaturas dara lugar a un aumento excesivo de la presin del gas, produciendo lecturas errneas y en ocasiones daos permanentes en el bulbo.2. Termmetros de Inmersin Parcial. En muchas circunstancias el uso de termmetros de inmersin total es difcil o imposible. Por ello se utilizan termmetros cuya escala est diseada para dar lecturas correctas cuando se hallan sumergidos a una profundidad especfica. No es necesario realizar ningn tipo de correccin por columna emergente cuando se usan en las condiciones especificadas.3. Termmetros de Inmersin Completa. Un tercer tipo, y tambin el menos comn, corresponde a aquellos termmetros que estn diseados para dar lecturas correctas cuando todo l est inmerso en el medio termomtrico. La precisin de estos termmetros es inferior a la de los otros dos tipos, debido entre otros al hecho de no poder visualizar bien el menisco.

TERMOCUPLAUna Termocupla es un sensor para medir temperatura. Consiste en dos cables de metales distintos, conectados en un extremo donde se produce un pequeo voltaje asociado a una temperatura. Ese voltaje es medido por un termmetro de Termocupla.Las mediciones de temperatura que utilizan termocuplas o termopares se basan en el descubrimiento hecho por Seebeck en 1821. Este se puede resumir de la siguiente manera: una corriente fluye en un circuito continuo de dos alambres de distintos metales, si las conexiones o uniones se encuentran a temperaturas distintas. La corriente ser proporcional a la diferencia de temperatura entre las dos uniones.

TERMMETRO BIMETALICOEl elemento sensor est conformado por la unin de dos metales diferentes y por consiguiente cada uno tiene un coeficiente de dilatacin por efectos de temperatura diferente de tal manera que las diferencias en unos son compensados en el otro; la unin de stos dos materiales puede ser en toda su longitud o solamente por uno de sus extremos.Cuando la unin se hace en toda su longitud el elemento as conformado se enrosca en forma de resorte, uno de sus extremos va soldado a la cubierta que lo protege y el otro va unido por medio de un eslabn a una pluma o puntero que se energiza sobre una escala. Se conforman as los instrumentos indicadores. Cuando el bimetlico se calienta tiende a desenrollarse transmitiendo este movimiento por medio del eslabn a la pluma o puntero, stos medidores son de una velocidad de respuesta rpida, de muy buena precisin y de muy bajo costo.Como los puntos de unin entre: el puntero y el eslabn, el eslabn y el bimetlico, el bimetlico y la cubierta protectora son soldados; hacen que el instrumento sea desechable en caso de que una de stas soldaduras falle y el nico punto de ajuste que tiene es el de cero, desplazando la banda bajo el puntero.Cuando la unin de los dos metales se realiza solamente por uno de sus extremos, en los extremos libres se colocan unos topes que impiden una dilatacin lineal para que cuando el bimetlico se caliente su deformacin sea en forma de curva o de arco.

C) PROCEDIMIENTO DE LABORATORIO1. Se coloca los termmetros en el aceite en forma correspondiente tanto los de inmersin total como los de inmersin parcial.

2. Con el termostato graduamos la temperatura a la cual llegar el sistema.

3. Luego medimos la temperatura del ambiente donde estn inmersos los termmetros.

4. Procedemos a tomar las lecturas de los termmetros: termmetro patrn. (Termocupla). termmetro de bulbo de inmersin total . termmetro de bulbo de inmersin parcial. termmetro bimetlico.

5. Con ello obtendremos un punto que nos servir para construir nuestras grficas.

6. Luego procedemos a buscar otro punto para las grficas con un aumento de temperatura del sistema lo cual se logra graduando nuevamente el termostato con ayuda de un agitador para mantener la temperatura uniforme en el sistema.

7. Repetimos los pasos 4, 5 y 6 hasta obtener suficientes puntos para construir nuestras curvas de calibracin.

8. Finalmente se procede a construir las grficas en funcin a los datos reales obtenidos en el instrumento patrn.INSTRUMENTOS Y MATERIALESLos termmetros y los aparatos utilizados en el ensayo de laboratorio fueron los siguientes: Un termmetro de bulbo con mercurio de inmersin total. Un termmetro de bulbo con mercurio de inmersin parcial. Un termmetro del tipo bimetlico. Una Termocupla. Tanque aislado de bao para la calibracin de termmetros, que consta de un agitador para mantener la temperatura del aceite uniforme.HOJA DE DATOSNTermocupla (patrn)Termmetro bimetlicoTermmetro inmersin parcialTermmetro inmersin total

1322732.533

240.9354141

346.84046.547

450.8445151

554.24754.554.5

D) CLCULOS Y RESULTADOSObservacin: Cabe resaltar que la Termocupla es de la Marca Keithley y es de Ni Cr Ni AlCon estos datos experimentales y utilizando el mtodo de los mnimos cuadrados obtenemos las siguientes grficas para cada termmetro:TERMMETRO BIMETLICO

CURVA DE CALIBRACION

TERMMETRO DE INMERSIN TOTAL

CURVA DE CALIBRACION

TERMMETRO DE INMERSIN PARCIAL

CURVA DE CALIBRACION

COMPARACION DE LOS TRES TERMOMETROS CON EL PATRON

Se observa que los termmetros de Inmersin Parcial y Total se asemejan al de Patrn, en cambio el bimetlico est muy alejado por lo q su error de medicin es mucho mayor, por lo que necesita ser calibrado o reparado.

E) CONCLUSIONES

Tal como se observa en las grficas, anteriormente expuestas, el comportamiento de las curvas es aproximadamente lineal. De las mismas se concluye que el Termmetro de Inmersin Parcial es el que ms se aproxima al comportamiento de la Termocupla (Patrn) y por lo tanto es la ms aproximada

Para la calibracin de los instrumentos nuestra referencia es el termmetro patrn el cual nos arroja una temperatura considerada la real. En nuestro caso el Patrn fue la Termocupla y es al que consideramos ms exacto y arrojarnos un valor con menor incertidumbre que los otros instrumentos usado.

Al momento de tomar las medidas y teniendo en cuenta que son varios los integrantes del grupo, recomienda que cada una de las persona tome un instrumento y anote las medidas, para as tener estar sincronizados en las medidas.