Temperatura

Sobre Termómetros

El control preciso del proceso es uno de los factores más importantes para mantener una alta calidad en la producción, ya que la precisión y la exactitud son la clave para la investigación. La temperatura es una variable crucial tanto en la producción como en la investigación.

Los termómetros de vidrio y metal usan expansión térmica para medir la temperatura. Este método utiliza una ley física, que da una falsa sensación de fiabilidad, ya que se supone que la medición es "verdadera" porque puede ver cómo funciona. Este sistema ya no es adecuado por muchas razones y su precisión y alcance son muy limitados. La construcción de vidrio es frágil y puede ser peligrosa para la salud de una persona, así como para el medio ambiente. Por estas razones, se ha hecho necesaria una forma alternativa de medir la temperatura. Los termómetros electrónicos Hanna están diseñados para soportar tensiones mecánicas y entornos extremos, manteniendo una alta precisión.

Los termómetros electrónicos han proporcionado la versatilidad, velocidad y precisión requeridas por los operadores en todas las áreas de medición de temperatura. La velocidad es importante cuando las reacciones que se monitorean cambian rápidamente. Los sensores pequeños y compactos son preferibles para áreas muy ajustadas, como la electrónica y otras aplicaciones en miniatura. Los termómetros electrónicos permiten a los usuarios controlar las temperaturas máximas, mínimas e incluso medias.

Se requieren equipos de investigación dedicados, control de procesos de precisión, instalaciones de producción integradas y un esfuerzo general de equipo para satisfacer las exigentes aplicaciones de nuestros usuarios. La extensa línea de termómetros profesionales de Hanna constituye la verdadera dedicación que Hanna se compromete con el diseño y la producción de termómetros.

Lograr la Precisión del Termómetro

Aunque es fácil mostrar resoluciones de 0.1 °C con termómetros digitales, no hay relación entre la resolución y la precisión de las mediciones. A continuación se muestra una lista de las principales causas que pueden tener un impacto en la precisión de las mediciones de temperatura:

  • Instrumento: El instrumento puede tener una escala extendida y se pueden obtener 19.000 puntos de medición. Dentro de estos 19.000 puntos, el instrumento puede funcionar de manera diferente debido a la linealidad interna.
  • Componentes electrónicos: La electrónica interna tiene una deriva que depende de la temperatura ambiente. Por esta razón, la precisión del instrumento se establece a una temperatura específica de 20 o 25 °C, y la deriva debe especificarse para cada grado de variación con respecto a la temperatura de referencia.
  • LCD: Los cristales líquidos tienen una limitación operativa que es función de la temperatura. Su rango normal es entre 0 y 50 °C, pero hay componentes capaces de funcionar entre -20 y 70 °C.
  • Baterías: La fuente de alimentación de la batería del instrumento también tiene limitaciones de uso.
  • Sensor de temperatura: Esta es una precisión separada, que se debe agregar al error del instrumento.

Con todas las fuerzas posibles que influyen en la precisión, la verificación de la calibración es esencial. Los termómetros de Hanna con CAL Check ™ pueden verificar una calibración precisa rápida y fácilmente.

Importancia de la Precisión

Hasta hace unos años, la precisión no era un aspecto muy crítico y las tolerancias de algunos grados no ponían en peligro un proceso. Desde el momento en que los programas de análisis de peligros y puntos críticos de control (HACCP) se convirtieron en una necesidad en la industria alimentaria, la precisión de la medición se ha convertido en un factor discriminatorio. Debido a los factores de riesgo para la salud, ahora un error de unas pocas décimas de grado puede decidir si los alimentos aún pueden conservarse o deben descartarse. En 1990, Hanna comenzó a producir termómetros para los programas HACCP de nuestros clientes para cumplir con las nuevas regulaciones gubernamentales. Poco después, Hanna se convirtió en el líder del mercado en Europa como resultado de las soluciones tecnológicas ofrecidas a nuestros usuarios.

Característica de la Calibración CAL Check™ de Hanna

Como se describió anteriormente, los componentes electrónicos de un instrumento cambian con el tiempo. Hanna ha hecho posible que los usuarios, con solo presionar un botón, verifiquen si la respuesta del instrumento está dentro del límite de tolerancia de ± 0.02°C.

El sistema CAL Check actúa sustituyendo el sensor con una resistencia interna que corresponde a 0°C, simula así la respuesta que tendría la sonda de temperatura a 0°C.

Los termómetros Hanna se pueden dividir en cuatro tecnologías principales: termistor, termopar, Pt100 e infrarrojo.

 

Termómetros Termistor

El termistor es un dispositivo semi conductor cuya resistividad (r) varía en función de la temperatura (T):

  • R = Ro [1 + a (T-To)] donde,
  • R = resistencia de la temp. en T
  • T = temperatura al final de la medición
  • Ro = resistencia de temp. en To
  • To = temp al comienzo de la medición

El coeficiente de resistencia a la temperatura es el parámetro que determina si la variación de resistividad es positiva (como con el Coeficiente de Temperatura Positivo, o los sensores PTC) o negativa (como con el Coeficiente de Temperatura Negativo, o los termistores NTC). Es posible determinar la temperatura aplicando una diferencia de potencial y midiendo la resistencia.

Los sensores de termistor son adecuados para un rango de temperatura de -50 a 150°C (-58 a 302°F). Las temperaturas más altas pueden dañar el sensor semi conductor. Las mediciones precisas de temperatura son posibles (décimas de grado) debido a la alta sensibilidad del sensor.

Termómetros Termistor Portátiles

A continuación, se encuentran los termómetros portátiles con termistor que incluyen los fabricados para Foodcare (Alimentos). También se incluye una versión con una función de calibración que permite al usuario calibrar el medidor y la sonda en un baño de hielo a 0°C.

 

 

 

 

Registradores de Datos

Múltiples registradores de datos de temperatura están disponibles. Estos incluyen versiones con sondas de termistor incorporadas y externas.

 

 

Termómetros Termopar

El termopar consiste en la unión de dos cables de diferentes metales. A una temperatura dada, se produce una diferencia de potencial en los extremos opuestos de los dos cables (efecto Seebeck), con las respectivas variaciones relacionadas linealmente dentro de pequeños intervalos. Por lo tanto, es posible determinar la temperatura dada la diferencia de potencial y las características de los dos metales. El extremo de medición de la sonda de termopar se llama unión caliente, mientras que la conexión del termopar al medidor es la unión fría. Se introduce un error cuando la unión fría está expuesta a la temperatura ambiente. Este error puede eliminarse colocando físicamente la unión fría en un baño de hielo y forzando una temperatura de referencia de 0 °C, o compensando electrónicamente el efecto de la temperatura de la unión fría. Hay varios tipos de termopares, identificados por un código ANSI usando una letra del alfabeto. El tipo K es el termopar más utilizado.

 

 

Termómetros de Termopar con Función de Calibración

Aunque son bastante rápidos, los termómetros de termopar leen con un tiempo de respuesta mucho más lento que otros sensores y tecnologías. Desafortunadamente, la medición de la fem (fuerza electromotriz) termopar pierde precisión debido al sistema de medición en sí, en función de la fem generada por la diferencia de temperatura entre las uniones fría y caliente. Se puede generar la misma fem bajo diferentes condiciones, por ejemplo:

Unión caliente a 100°C; unión fría a 20°C; diferencia: 80°C o unión caliente a 90°C; unión fría a 10°C; diferencia: 80°C.

Se obtiene una diferencia de temperatura de 80°C con dos temperaturas diferentes de la muestra. Por lo tanto, es muy importante determinar la temperatura de la unión fría con mucha precisión. Para resolver el problema, Hanna ofrece termómetros de termopar con una función de calibración del usuario que le permite calibrar el sistema de medición en un baño de hielo a 0°C.

Gracias a esta solución, ahora es posible usar termómetros de termopar para controles HACCP con una precisión de ± 0.3°C, que es el mismo rendimiento de nuestros termómetros Pt100 o NTC, pero con un tiempo de respuesta más rápido.

 

 

Tester de Termopar Tipo K

Un tester de termopar está disponible. Se suministra con sonda de uso general. Hay otras sondas disponibles, incluyendo mediciones de aire / gas y superficie.

 

 

Termómetros Pt100

El principio de funcionamiento de los termómetros de resistencia se basa en el aumento de la resistencia eléctrica de los conductores metálicos (RTD: Detectores de Temperatura de Resistencia) con la temperatura.

Sir Humphry Davy descubrió este fenómeno físico en 1821. En 1871, Sir William Siemens describió la aplicación de esta propiedad utilizando platino, introduciendo así una innovación en la fabricación de sensores de temperatura. Los termómetros de resistencia de platino se han utilizado como estándar internacional para medir temperaturas entre el punto triple de hidrógeno a 13.81 K y el punto de congelación del antimonio a 630.75°C (1167.26°F).

Entre los diversos metales que se utilizarán en la construcción de termómetros de resistencia, el platino (Pt), un metal noble, es el que puede medir temperaturas en un amplio rango; desde -251°C (-419.8°F) hasta 899°C (1650.2°F), con un comportamiento lineal.

Los termómetros RTD de platino eran comunes en los años setenta, pero ahora han sido reemplazados por sensores de termistor debido a sus dimensiones más pequeñas y su respuesta más rápida a los cambios de temperatura. El sensor RTD más común que usa platino es el Pt100, lo que significa una resistencia de 100Ω a 0 °C con un coeficiente de temperatura de 0.00385Ω por grado Celsius. Por un precio más alto, uno puede comprar sensores de platino con 250, 500 o 1000⁄ (Pt1000).

La principal desventaja de las sondas RTD es la resistencia del cable de conexión. Esta resistencia evita el uso de cables estándar de dos hilos para longitudes de más de unos pocos metros, ya que afecta la precisión de la lectura. Por esta razón, para obtener altos niveles de precisión en aplicaciones industriales y de laboratorio, se recomienda el uso de un sistema de tres o cuatro cables.

Para todos sus termómetros y sondas Pt100, Hanna ha elegido la tecnología de cables múltiples para una mayor precisión.

 

 

Termómetros Infrarrojos

Todos los objetos emiten una energía radiante en el espectro infrarrojo (IR) que cae entre la luz visible y las ondas de radio.

Los orígenes de las mediciones IR se remontan al prisma de Sir Isaac Newton y la separación de la luz solar en colores y energía electromagnética. En 1800, se midió la energía relativa de cada color, pero no fue hasta principios del siglo XX que se cuantificó la energía IR. Luego se descubrió que esta energía es proporcional a la cuarta potencia de la temperatura del objeto.

La instrumentación IR que usa esta fórmula ha existido por más de 50 años. Utilizan casi exclusivamente un dispositivo óptico que detecta la energía térmica generada por el objeto al que apunta el sensor. Esto se amplifica, linealiza y convierte en una señal electrónica que a su vez muestra la temperatura de la superficie en grados Celsius o Fahrenheit.

Las mediciones infrarrojas son particularmente adecuadas para áreas donde es difícil o indeseable tomar mediciones de superficie usando sensores de contacto convencionales. Las aplicaciones para medidores IR incluyen pruebas no destructivas de alimentos, maquinaria en movimiento y superficies de alta temperatura.

Una superficie ideal para mediciones IR es un cuerpo negro o radiador con una emisividad de 1.0. La emisividad es la relación entre la energía radiada por un objeto a una temperatura determinada y la emitida por un radiador perfecto a la misma temperatura.

Cuanto más brillante o pulida sea la superficie, menos precisas serán las mediciones. Por ejemplo, la emisividad de la mayoría del material orgánico y las superficies rugosas o pintadas está en la región de 0.95 y, por lo tanto, es adecuada para mediciones IR.

Por otro lado, las superficies de material altamente pulido o brillante, como espejos o aluminio, pueden no ser apropiadas para esta aplicación sin usar alguna forma de filtración. Esto se debe a otros factores, a saber, la reflectividad y la transmisividad. El primero es una medida de la capacidad de un objeto para reflejar la energía infrarroja, mientras que el segundo es su capacidad de transmitirlo.

Otra preocupación importante y práctica con las mediciones de IR es el campo de visión. Los medidores infrarrojos miden la temperatura promedio de todos los objetos en su campo de visión. Para obtener un resultado preciso, es importante que el objeto llene completamente el campo de visión del instrumento y que no haya obstáculos entre el medidor y el objeto. La relación distancia-objetivo, o el coeficiente óptico, es por lo tanto una consideración importante.

 

 

Sondas de Temperatura

Están disponibles sondas de temperatura tipo K, tipo T, termistor y pt100. Estas sondas incluyen muchos estilos diferentes de sondas de penetración, líquidos, aire / gas y cables.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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