TERMOCUPLASLas termocuplas son los sensores de temperatura elctricos ms utilizados en la industria. Una termocupla se hace con ds alambres de distinto material unidos en un extremo, al aplicar temperatura en la unin de los metales se genera un voltaje muy pequeo, del orden de los milivolts el cual aumenta con la temperatura. Este sera un esquema de ejemplo de una termocupla cualquiera.

Estos dispositivos suelen ir encapsulados en vainas, para protegerlos de las condiciones extremas en ocasiones del proceso industrial que tratan de ayudar a controlar, por ejemplo suele utilizarse acero inoxidable para la vaina, de manera que en un extremo est la unin y en el otro el terminal elctrico de los cables, protegido adentro de una caja redonda de aluminio( cabezal ). Adems segn la distancia a los aparatos encargados de tratar la pequea seal elctrica de estos transductores, tambin deben utilizarse cables compensados para transportar esta seal sin que la modifique o la modifique de una manera fcilmente reconocible y reversible para los dispositivos de tratamiento de la seal. Tambin se da el caso de que los materiales empleados en la termocupla como el platino puro, hagan inviable econmicamente extender la longitud de los terminales de medicin de la termocupla

ATENDIENDO A LOS MATERIALES DE FABRICACIONLas Termocuplas estndar:Hay siete tipos de termocuplas que tienen designaciones con letras elaboradas por el Instrument Society of America (ISA). El U.S. National Bureau of Standardg (NBS), por su parte, ha preparado tablas de correlacin temperatura f.e.m. para estas termocuplas, las que han sido publicadas por el American National Standards Institute (ANSI) y el American Society for Testing and Materials (ASTM).Durante el ao 1986. se ha procedido a uniformar las normas europeas DIN (alemanas), BS (inglesas), NF (francesas) y las antedichas ANSI (norteamericanas) en cuanto a la correlacin de temperaturas y f.e.m. as como en lo que hace a las tolerancias de estas f.e.m. en las distintas aleacionesComposicin, rango de temperaturas, dimetros de alambre apropiado y fuerzas electromotrices (f.e.m.) correspondientes a distintas termocuplas

Las Termocuplas no estndar :Hay muchos otros materiales que se utilizan para construir termocuplas adems de aquellos que tienen asignada una denominacin con letra por la ISA (IEC). Estas otras termocuplas exhiben caractersticas especiales que no se encuentran en los tipos estndar, lo cual las hace adecuadas para aplicaciones especiales. las caractersticas y la f.e.m. de salida pueden variar de un fabricante a otro, razn por la que se debe consultar al fabricante en relacin a aplicaciones especficas.Hay una aleacin en particular, que debernos considerar por separado. Se trata de la aleacin hierro-constantn Fe - CuNi. quizs la ms difundida antes de la homologacin de las normas ANSI MC 96.1 (IPTS - 68) y DIN 43710, las ms importantes a nivel mundial.Caractersticas de las termocuplas no estndar

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE CADA TIPO DE TERMOCUPLATipo BCapacidad para medir temperaturas levemente ms altas, mayor estabilidad y resistencia mecnica, y su aptitud de ser utilizada sin compensacin de junta de referencia para fluctuaciones normales de la temperatura ambiente. Resultan adecuadas para uso continuo en atmsferas oxidantes o inertes a temperaturas hasta 1.700 C. Tambin resultan satisfactorias durante cortos perodos de tiempo en vaco.Baja tensin de salida ,incapacidad para ser utilizada en atmsferas reductoras (como ser hidrgeno o monxido de carbono) y cuando se encuentran presentes vapores metlicos (eso es, de plomo o zinc ) o no metlicos (arsnico, fsforo o azufre). Nunca se la debe usar con un tubo de proteccin metlico.Tipo RPueden ser utilizadas en forma continua en atmsferas oxidantes o inertes hasta 1.400 C. La ventaja de la termocupla Tipo R sobre la Tipo B es su mayor f.e.m. de salida.Nunca se las deben usar en atmsferas reductoras, ni tampoco en aquellas que contienen vapores metlicos o no metlicos u xidos fcilmente reducidos, a menos que se las protejan adecuadamente con tubos protectores no metlicos. Nunca deben ser insertadas directamente dentro de una vaina metlica

Tipo SLa termocupla Tipo S es la termocupla original platino-rodio. Pueden ser utilizadas en forma continua en atmsferas oxidantes o inertes hasta 1.480 C.Tienen las mismas limitaciones que las termocuplas Tipo R y Tipo B pero son menos estables que la termocupla Tipo B cuando se las utiliza en vaco.Tipo JPara uso continuo en atmsferas oxidantes, reductoras e inertes y en vaco hasta 760 C. Por encima de 540 C, el alambre de hierro se oxida rpidamente, requirindose entonces alambre de mayor dimetro para extender su vida en servicio. La ventaja fundamental de la termocupla Tipo J es su bajo costo.No se deben usar en atmsferas sulfurosas por encima de 540 C. A causa de la oxidacin y fragilidad potencial , no se las recomienda para temperaturas inferiores a 0 C . No deben someterse a ciclos por encima de 760 C , an durante cortos perodos de tiempo, si en algn momento posterior llegaran a necesitarse lecturas exactas por debajo de esa temperatura.Tipo KPara uso continuo en vaco y en atmsferas oxidantes, reductoras e inertes.Su desventaja reside en l hecho de que su lmite mximo de temperatura es de tan slo 370 C para un dimetro de 3,25 mm. Resultan adecuadas para mediciones debajo de 0 C , pero se recomienda para ese propsito a las termocuplas Tipo E.Tipo EPosee la mayor f.e.m. de salida de todas las termocuplas estndar. Para un dimetro de 3,25 mm su alcance recomendado es - 200 C a 980 C. Estas termocuplas se desempean satisfactoriamente en atmsferas oxidantes e inertes, y resultan particularmente adecuadas para uso en atmsferas hmedas a temperaturas subcero a raz de su elevada f.e.m. de salida y su buena resistencia a la corrosin.

EL POTENCIOMETROINTRODUCCION. La determinacin experimental del valor de un voltaje DC se hace generalmente utilizando un voltmetro o un osciloscopio. Ahora bien, los dos instrumentos mencionados presentan un cierta resistencia interna, ms o menos alta, pero finita al fin y al cabo, y por lo tanto modifican en mayor o menor grado el circuito al que son conectados para realizarla medicin.Si para una cierta medicin se requiere una exactitud elevada, es necesario utilizar algn mtodo que no modifique las caractersticas del circuito bajo estudio. Como vimos anteriormente, la forma de conseguir esto es emplear un mtodo de deteccin de cero.El Potencimetro es un instrumento que se basa en este mtodo para determinar el voltaje entre dos terminales. A continuacin vamos a estudiar su principio de funcionamiento. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.Supongamos que tenemos un circuito como el de la Figura 1,

y queremos determinar el voltaje entre los terminales A y B sin modificar en absoluto la corriente I. Debido a esta ltima condicin, no podemos conectar entre estos puntos ningn instrumento de deflexin que tenga resistencia interna, ya que por grande que sta sea, modificar la corriente total entregada por la fuente.Supongamos ahora que tenemos una fuente de poder variable Vf, calibrada con mucha exactitud. Entre los terminales A y B del circuito anterior vamos a conectar dicha fuente y un galvanmetro, como podemos observar en la Figura 2.

Si variamos el voltaje Vf hasta conseguir que la corriente por el galvanmetro sea igual a cero, se cumplir:VAB = VfPor lo tanto utilizando este mtodo podemos conocer el valor de VAB con la misma exactitud que el de Vf sin modificar la corriente I. Al no circular corriente por la rama donde se encuentra el galvanmetro, la resistencia interna de ste y la de la fuente de poder Vf no tienen ninguna influencia en la medicin.Ahora bien, una fuente de poder variable, calibrada con mucha exactitud, es difcil de obtener, por lo que en lugar de ella, se utiliza una fuente fija y una resistencia variable de precisin, como podemos observar en la Figura 3.

Et es una batera fija, denominada generalmente batera de trabajo.Rd es una resistencia de precisin con un contacto deslizante.Por lo general este resistencia est constituida por un alambre que tiene una resistividad por unidad de longitud conocida y uniforme a lo largo de todo el alambre. Adems, anexa al alambre hay una escala calibrada en unidades de longitud, por lo que es sencillo determinar la resistencia existente entre el contacto fijo y el deslizante si conocemos la posicin de ste ltimo (mediante la escala mencionada).Rn es una resistencia de normalizacin de la que hablaremos ms adelante.Segn como hemos especificado el circuito, para seguir teniendo exactitud en el voltaje Vf, es necesario que adems de la resistencia Rd, la batera de trabajo Et tambin sea de precisin. Pero esto nos limitara a disear instrumentos que tuvieran como voltaje mximo el de las bateras patrn existentes en el mercado, lo cual restringe mucho las posibilidades de un instrumento que puede ser de mucha utilidad en todas aquellas mediciones de voltaje en las que se necesite gran exactitud.Para darle ms flexibilidad a este sistema de medicin de voltajes procedemos de la siguiente forma:Vamos a utilizar como batera de trabajo una batera o fuente continua de uso comn, de valor apropiado para que el potencimetro cubra la gama de valores que deseemos, y adems vamos a emplear una batera patrn cuya nica condicin con respecto a su voltaje nominal es que ste se encuentre dentro del rango de valores especificados para el potencimetro.Escogemos la resistencia a la que vamos a hacer corresponder el voltaje de la batera patrn y colocamos el contacto deslizante en esa posicin.

Conectamos la batera patrn Vp entre los termnales A y B,como podemos observar en la Figura 4, y ajustamos la resistencia Rn, de forma tal que por el galvanmetro no circule corriente. De esta forma hemos fijado el voltaje que va a tener el potencimetro cuando el contacto deslizante est en la posicin C, y como la resistividad de Rd es uniforme a lo largo de toda su longitud, queda determinado automticamente el voltaje del potencimetro en cualquier otra posicin del contacto deslizante. Como podemos observar la exactitud del voltaje entre los terminales del potencimetro depende ahora de la resistencia Rd y de la batera patrn, y no del valor de la batera de trabajo.Veamos un ejemplo. Si contamos con una resistencia Rd de 1 m de longitud y una resistividad de 100 W/cm, con una batera patrn de 1V y con una fuente de trabajo de 20V, podemos hacer corresponder el voltaje de 1V con la posicin de 10 cm.

Al conectar la batera patrn y variar Rn hasta que el galvanmetro indique cero corriente, estamos fijando la corriente i, que acostumbra a llamarse corriente de trabajo . El voltaje mximo que podemos medir con este potencimetro es de 10 V.Ahora bien, as como hemos hecho corresponder el voltaje de 1V con la posicin de 10 cm, podramos haberlo hecho con cualquier otra posicin, por ejemplo con la de 20 cm., con lo cual el voltaje mximo sera 5 V, o con la de 2 cm., en cuyo caso el voltaje mximo sera 50 V.Por lo tanto esta configuracin del potencimetro nos permite escoger la escala del mismo segn el valor mximo que deseemos medir, siempre y cuando este valor mximo no sea superior al de la batera de trabajo. Al proceso que estamos estudiando se le llama generalmente normalizacin .Cuando el potencimetro que hemos normalizado lo utilizamos para medir un voltaje, la corriente que circula por el circuito que contiene la batera de trabajo una vez que el galvanmetro indica cero corriente, es la misma corriente de trabajo fijada durante el proceso de normalizacin.Podemos observar adems que la escala anexa a la resistencia Rd, que esta en unidades de longitud, la podemos calibrar en unidades de voltaje, con lo cual la medicin es directa.El esquema completo del Potencimetro es el mostrado en la Figura 6.

Resumiendo:- Para normalizar el Potencimetro se coloca el interruptor S1 en la posicin 1 y el contacto deslizante en la posicin escogida C, y se ajusta Rn hasta que Ig=0.- Para medir una tensin incgnita Ex se coloca el interruptor S1 en la posicin 2 y se ajusta el contacto deslizante hasta que ig=0. El valor del voltaje buscado se puede leer directamente sobre la escala anexa a RdCuando se miden varios voltajes con el potencimetro, es conveniente normalizarlo antes de realizar cada medicin.El interruptor S2, que cuando est cerrado cortocircuita la resistencia Rp, tiene la siguiente funcin:Por lo general el galvanmetro que se utiliza en los potencimetros es muy sensible, por lo que al comenzar a hacer los ajustes de resistencia para obtener ig=0 (bien sea durante el proceso de normalizacin o el de medicin), es conveniente limitar el valor de ig con una resistencia de proteccin Rp, para que una corriente excesiva no dae dicho galvanmetro.Una vez que se est cerca del valor de resistencia para el cual se cumple la condicin de equilibrio, se puede cortocircuitar Rp cerrando el interruptor S2, con lo cual se lleva la sensibilidad del galvanmetro a su mximo, y se pueden realizar los ajustes finales de resistencia con mucha ms precisin.|