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INTRUMENTACION INDUSTRIAL DE PROCESOS
Año 2016
TABAJO PRÁCTICO - TEMA N° 4
Medición de Temperatura
MEDICIÓN DE TEMPERATURA
Escalas de temperatura. Termocuplas: principio de funcionamiento, características generales,
tipos estandarizados, cables de compensación. Termoresistencias, principio de operación, tipos,
conexiones. Termistores. Sistemas de protección. Sistemas de dilatación: clasificación,
aplicaciones y limitaciones. Indicadores: termómetros de vidrio y bimetálicos. Pirómetros de
radiación, principio de funcionamiento, componentes, aplicaciones. Sistemas de control de
temperatura. Especificación técnica.
PROBLEMA 4.1
La temperatura de un horno de la industria siderúrgica fluctúa entre 1250 ºC y 1540 ºC según la
información histórica disponible. De acuerdo a los análisis practicados, el ambiente de trabajo
tiene un carácter débilmente reductor, en los humos. Se ha instalado una termocupla estándar
tipo B con protección cerámica doble y el transmisor TD-190C de la empresa Martec para
utilizar en un lazo de control. Con el objeto de registro continuo se dispone de un dispositivo
ABB de la serie C1300.
(a) ¿La elección del tipo de termocupla es apropiado para esta aplicación?
(b) Indique cual será el rango de medición en el que ajustará el transmisor.
(c) Indique si el elemento primario es lineal. Cuantifique la linealidad.
(d) ¿El conjunto elemento primario – transmisor es lineal?
(e) Cuantifique el error de la medición, si la junta fría se encuentra a 40 ºC en vez de 20 ºC
que es la referencia fija de calibración.
PROBLEMA 4.2
En
la
medición
de
temperaturas
empleando
termoresistencias se usa el
Puente de Wheastone para
medir el cambio de la
resistencia con la temperatura,
según el esquema de la figura.
R es una resistencia fija, RT es
la resistencia del dispositivo
de medición y RS una
resistencia que se ajusta en
valores próximos a RT.
La variable que emplea el transmisor para generar la señal estandarizada de salida es la
diferencia de potencial E, mientras que Eo es una diferencia de potencial fija. La relación entrada
salida resulta en este caso:
 R
RS 
E  Eo  T 

 R  RT R  RS 
Considere el siguiente caso: R = 10000 , RS = 120 , Eo = 5 V.
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TABAJO PRÁCTICO - TEMA N° 4
Medición de Temperatura
(a) Encuentre la relación entre
temperatura medida (variable de
entrada ) entre 0 y 100 ºC y
Diferencia de potencial E
(variable de salida). Confeccione
un gráfico y evalúe la linealidad
del dispositivo.
(b) Considere ahora que la sonda
de medición se encuentra a 100
metros y la conexión se hace
con alambre de cobre (5 AWG)
que tiene una resistencia de
1028 /km.
Si se está midiendo con este dispositivo una temperatura de 40 ºC, ¿qué error se estaría
cometiendo debido a la distancia a la que se encuentra?
(c) Una conexión de 3 hilos tiene por objeto morigerar el problema que surge por la resistencia
que introducen los cables. La figura muestra como es el conexionado. Con esta
compensación, la relación entrada-salida se modifica según la expresión:
 R  RL
RS  RL 
E  Eo  T


 R  RT  RL R  RS  RL 
¿Por qué el error de medición disminuye? Haga un gráfico entrada (temperatura) – Salida
(tensión E) para temperaturas medidas entre 0 y 100 ºC para conexión con 2 y 3 hilos.
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TABAJO PRÁCTICO - TEMA N° 4
Medición de Temperatura
EXPERIENCIA EN CAMPO 4.1 – Comparación de mediciones de temperatura
Usando como elemento de medición:




RTD Pt-100 con vaina de inserción de 150 mm con Transmisor –indicador TIT-301
RTD Pt-100 con vaina de inserción de 100 mm empleando el controlador PID universal
XIC-301 (Novus N1200) para indicación
Termocupla tipo J usando el controlador de temperatura TIC-301 (IEA Micro 85MB) como
indicador (micro85mb.pdf)
Termómetro de vidrio
Medir la temperatura del agua en un vaso de precipitación que se irá variando entre 80 y 20 ºC
cada 5 º C aproximadamente.
(a) Realizar un gráfico de los valores de temperatura medidos por las RTDs y la termocupla en
función del valor acusado por el termómetro de vidrio.
(b) Analizar linealidad y exactitud
EXPERIENCIA EN CAMPO 4.2 - Conexionado de instrumentos de un lazo de temperatura
Deberá conectar y dejar operable un lazo de control de temperatura con los siguientes elementos
del Laboratorio de Control de Procesos:

PROCESO: Recipiente superior de vidrio de 20 litros de capacidad que se alimenta con
agua por la parte superior y que descarga a través de un rebosadero que asegura una
retención constante. Una resistencia eléctrica proporciona calor al agua en el recipiente
que permanece bien agitada. La variable manipulada es el caudal de alimentación que se
hace a través de una línea con una válvula de control y la impulsión con una bomba
centrífuga.

ELEMENTO PRIMARIO. RTD Pt-100 con vaina de 100 mm de inserción. Que se ubica en
el rebosadero o en el extremo del rebosadero.
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TABAJO PRÁCTICO - TEMA N° 4
Medición de Temperatura

ELEMENTO FINAL DE CONTROL: válvula globo Stabiflow 2011 de ¼ “con actuador
neumático

TRASDUCTOR: electro-neumático CONAR (Fairchild) (transducer_IP.pdf)

CONTROLADOR: PID de Temperatura IEA Micro 85MB (micro85mb.pdf)
(a) Confeccione el diagrama P&I del lazo de control. Confeccione el diagrama en bloques del
lazo indicando cuáles son las perturbaciones más importantes.
(b) Complete la siguiente Tabla
BLOQUE
RANGO DE LA VARIABLE
MARCA
ENTRADA
SALIDA
Proceso
Transmisor
Controlador
Transductor
Válvula
(c) Conecte todos los elementos necesarios para dejar el lazo operando en automático.
(d) Haga las conexiones que necesite para registrar la temperatura y la señal de control con el
registrador VR06 de BrainChild (VR06 Manual V2.3B.pdf).
(e) Registre un transitorio, variando una de las perturbaciones. . Pruebe las distintas variantes
para la visualización que dispone.
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