COMO CALIBRAR EN TEMPERATURA (2 de 3)
En esta segunda entrega de nuestra serie "Como calibrar en tempratura" hablaremos de los indicadores y de las fuentes de temperatura. Si desea leer nuestro artículo anterior haga click aquí
Indicadores.
Los indicadores, en ocasiones llamados monitores, puentes termométricos o incluso mal llamados termómetros digitales, son aquellos que sirven para medir la resistencia o la tensión eléctrica del termómetro de referencia. Recomendamos que como indicador no se piense en un multímetro digital, que aunque los hay muy exactos, no tienen las características para medir de manera eficiente un RTD o termopar. Como indicador se debe usar uno pensado para propósitos de calibración en temperatura, a continuación hablaremos de los distintos tipos de indicadores.
Indicadores para RTD's.
En primer lugar vamos a hablar de los indicadores para medir SPRTs, PRTs y termistores. Los indicadores se encargan de medir la resistencia del sensor y desplegar su lectura normalmente en unidades de °C, °F o K (Kelvin).
El método usado para medir la resistencia del RTD es el método de 4 hilos, con este método se evita que la resistencia de los cables sea tomada en cuenta en la medición. Además en un buen indicador debe de existir inversión de corriente, esto es para eliminar las fem's térmicas (milivolts) que se generan en las uniones. En el siguiente esquema se muestra este método.
La selección del indicador dependerá en primer lugar del termómetro de referencia a usar y se debe cuidar que cumpla con el intervalo de resistencia a medir como sigue:
• 25 W SPRTs de » 4.5 to 84.5 W (-200 °C to 660 °C)
• 100 W PRTs de » 18 to 340 W (-200 °C to 660 °C)
• 10k W thermistors de » 30 k to 750 W (0 °C to 100 °C)
Es importante que el indicador no aplique demasiada corriente al RTD, ya que esto podría provocar autocalentamiento, lo cual a su vez provocaría errores en la calibración. Se recomienda que la corriente usada para los SPRTs y PRTs sea de 1 mA, mientras que para los termistores se recomienda que sea de 10 µ A.
Lo siguiente que hay que tomar en cuenta es la exactitud del equipo, se debe conocer de preferencia la exactitud del indicador en unidades de temperatura, pero si el fabricante no provee tal exactitud, entonces se debe analizar cual será la exactitud en unidades de temperatura a distintas temperaturas. En el siguiente ejemplo calcularemos la exactitud del indicador en °C a partir de su exactitud en resistencia.
Ejemplo .
Supongamos que contamos con un indicador de PRT con un intervalo cuya plena escala es de 180 W y tiene una exactitud de:
± (30 ppm de la lectura + 5 ppm de plena escala)
Si este indicador mide un PRT cuya resistencia a 100°C es de 138,50 W y tiene una sensibilidad de 0,3868 W /°C, entonces la exactitud de este indicador a 100°C en unidades de temperatura se calculará como:
En este ejemplo la exactitud del indicador sería de 0,013°C.
Indicadores para termopares.
Los indicadores para termopares deben tener las siguientes características:
• Muy buena exactitud en mediciones de baja tensión eléctrica (mV).
• Ruido eléctrico bajo.
• Se requiere de compensación de unión fría (puede ser por medio del punto de hielo externo)
• En caso de usar switches, deben ser de baja fem térmica.
Al igual que en los RTD's, vamos a dar un ejemplo para poder calcular la exactitud en °C de un indicador cuya exactitud está expresada en función de la tensión eléctrica.
Ejemplo .
Supongamos que contamos con un indicador de mV con un intervalo cuya plena escala es de 100 mV , el cual tiene una exactitud de:
± (20 ppm de la lectura + 2 ppm de plena escala)
Si este indicador mide un termopar tipo S cuya fem a 440°C es de 4,2333 mV y tiene una sensibilidad de 0,0099 mV/°C, entonces la exactitud de este indicador a 440°C en unidades de temperatura se calculará como:
Fuentes de temperatura.
Existen principalmente dos tipos de fuentes de temperatura para calibración industrial, los baños líquidos y los calibradores de bloque seco, en cualquier caso lo que se busca de ellos es lo siguiente:
• Estabilidad y Uniformidad acorde con la incertidumbre deseada (Se recomienda una relación 10:1)
• Intervalo de temperatura apropiado al intervalo deseado de calibración.
• Suficiente profundidad para la inmersión de los termómetros.
Bloques secos.
Los bloques secos son usados principalmente para la calibración de RTDs y termopares, no se recomienda su uso para calibración de termómetros de líquido en vidrio. En ocasiones, si la incertidumbre requerida lo permite, se puede evitar el uso del termómetro de referencia externo y emplear únicamente el sensor interno del bloque cuya lectura aparece en el display, por supuesto que se debe consultar la exactitud del mismo antes de emplearlo. Otra ventaja de los bloques secos es el hecho de que alcanzan temperaturas más altas que los baños líquidos. A continuación ennumeramos las principales características de los bloques.
• Exactitud moderada
• Diámetro de huecos fijos
• Profundidad de inmersión fija
• Secos y limpios
• Portátiles
• Cambios de temperatura rápidos
• Sensor de referencia interno
• Intervalo de temperatura normalmente amplio
Baños líquidos.
Los baños líquidos se usan normalmente para calibraciones de alta exactitud, para calibración de termómetros de líquido en vidrio e incluso para termómetros cuyas formas geométricas sean un poco caprichosas. Por su alta estabilidad y uniformidad son la opción perfecta en calibraciones donde se requiere de una incertidumbre baja. Actualmente existe una gran variedad de baños que permiten incluso que algunos de ellos sean portátiles (microbaños) o aquellos que ocupan poco espacio y son semi-portátiles (baños compactos). La siguiente lista muestra las principales características de los baños líquidos.
• Alta exactitud
• Adaptable a distintos diámetros y profundidad de inmersión de termómetros
• Normalmente no son portátiles
• Cambios de temperatura lentos
• Requiere de termómetro de referencia externo
• Es crítica la selección del fluído
• Intervalo de temperatura de uso restringido
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