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Termómetros mecánicos en la industria de procesos

Modelo 3D de un instrumento bimetálico

A pesar del continuo avance de la electrónica, los instrumentos mecánicos de medición de la temperatura todavía juegan un papel importante en el monitoreo de los procesos industriales. Son confiables y no dependen del poder y permiten una verificación rápida in situ (la pregunta sobre cuál es el termómetro más eficiente para cada aplicación, solo puede responderse con alguna aclaración).

Un vistazo rápido a la instrumentación de proceso de hoy muestra que dos principios de medición se usan predominantemente para el control de la temperatura: la actuación bimetálica y de gas.

El corazón de un termómetro bimetálico es una tira de metal, deformada en un tubo helicoidal o en espiral, también conocida como hélice. Esto consiste en dos hojas de metal, con diferentes coeficientes de expansión, enrolladas juntas de forma inseparable. Con cualquier cambio de temperatura, la tira se desvía aproximadamente en proporción a ella, y debido a la forma del resorte, se produce un movimiento de rotación. Mientras un extremo del sistema de medición está sujeto, el otro gira el eje del puntero, generalmente por medio de un movimiento de transmisión para un recorrido más suave del puntero.

El sistema de medición de un termómetro accionado por gas consiste en un vástago, un capilar y un tubo de Bourdon dentro de una caja. Esta unidad sellada se llena bajo presión con un gas inerte, generalmente helio. Con cualquier subida o bajada de temperatura, la presión interna cambia y, por lo tanto, la forma del tubo de medición, de acuerdo con el efecto "Bourdon". La desviación de esto se transfiere al puntero a través de un movimiento.

La temperatura del proceso no es todo

¿Qué criterios juegan ahora un papel en la selección de un principio de medición?

El primer parámetro es la temperatura del proceso. Los termómetros bimetálicos funcionan en un rango típico de -70 ° C ... 600 ° C, termómetros accionados por gas, cubren un rango de -200 ° C ... 700 ° C.

Sin embargo, también debe tener en cuenta la temperatura ambiente. No tiene influencia sobre la medición de resultados con termómetros bimetálicos, por lo tanto, estos instrumentos se pueden usar con condiciones externas de hasta -50 ° C. Este no es el caso con los termómetros accionados por gas: cuanto menor es el volumen de gas, más difícil puede ser mantener la clase de precisión EN 13190 1 que WIKA garantiza como fabricante. Para una medición precisa, el diámetro del vástago debe ser lo suficientemente grande (≥ 8 mm) y la parte activa del termómetro (es decir, el sensor de temperatura lleno de gas) debe ser suficientemente largo (≥ 100 mm).

Esta regla nos señala generalmente en la dirección de la "longitud de inserción". Para ambos tipos de termómetros, la parte activa - con instrumentos bimetálicos, esta es la punta sólida y la hélice - debe estar completamente sumergida en el medio. De lo contrario, esto podría conducir a errores de medición. Por lo tanto, para una medición de temperatura óptima, la longitud de inserción y el diámetro del vástago deben ser lo más grandes posible.

Tiempos de respuesta diferentes

Otro parámetro importante es la reacción o el tiempo de respuesta del termómetro. Los instrumentos accionados por gas son rápidos: dependiendo del diseño del punto de medición, el valor puede leerse de forma segura después de solo uno o dos minutos. Los termómetros bimetálicos pueden parecer más lentos e inactivos en comparación: requieren mucho más tiempo para alinearse a la temperatura media.

Dependiendo del medio y su temperatura, presión de trabajo y caudal; para procesos específicos, los instrumentos de medición deben combinarse con termopozos. Estos tienen un efecto significativo en el tiempo de respuesta del termómetro. Donde ya existan termopozos, se deben dar sus dimensiones para que los sensores del termómetro puedan diseñarse adecuadamente. Por su longitud, se debe observar un límite significativo. La longitud de inserción fija para un termómetro bimetálico es un máx. de 1,000 mm, mientras que el máximo para los termómetros accionados por gas es 2,500 mm.

Lidiar con la vibración

Dado que los termómetros deben ser legibles bajo la influencia de vibraciones, la elección de los instrumentos de medición adecuados se reduce significativamente. En tales casos, fabricantes como WIKA deberían pasar a un termómetro bimetálico sin un movimiento de transmisión dentro. Como resultado, los componentes que sufren desgaste se mantienen al mínimo. Una caja llena y un tamaño nominal más pequeño también son ventajosas.

En la primera fase de un nuevo proyecto, a menudo uno no está seguro de la ubicación de conexión final de la sonda: axial, radial o incluso al revés. Cualquiera que quiera protegerse de toda incertidumbre desde el principio debería agarrar un termómetro con un vástago y un dial ajustables. Por lo tanto, la pantalla se puede ajustar con precisión al ángulo de visión deseado.

"Transmisión remota" de los valores medidos

Los termómetros accionados por gas ofrecen la oportunidad de utilizar capilares para acceder a ubicaciones de difícil acceso o para tender puentes a grandes distancias. A través de un capilar muy fino con un diámetro interno de solo 0.2 mm, los valores medidos pueden transmitirse de forma remota hasta 60 metros a la pantalla. Con la ayuda de una bombilla de contacto, las lecturas de temperatura pueden tomarse incluso en el tubo de menor diámetro, sin contacto directo con el medio. Los termómetros con capilares también son excelentes para ubicarse centralmente en un tablero de instrumentos, un gabinete de control o en un panel de control.

Una vez que se ha identificado el instrumento más eficiente para el requisito específico, debe aclararse la pregunta sobre cómo conectarlo al proceso. Esta es la razón por la cual los diferentes diseños están disponibles. Los ejemplos incluyen tener los hilos directamente en la caja para absorber la vibración, y roscas hembra o macho rotativas para ajustarse al termopozo. Un accesorio de compresión, por otro lado, permite ajustar la longitud de inserción a los requisitos, tanto para los termómetros con un vástago rígido como para los instrumentos con un capilar. Además, existen conexiones asépticas para procesos sensibles en las industrias alimentaria, biológica y farmacéutica.

Con señal eléctrica

Por paradójico que parezca: en todas las industrias, la informatización continua de la supervisión del proceso ha dado un impulso adicional al uso de termómetros mecánicos, a través de su combinación con componentes electrónicos. Estos instrumentos ofrecen contactos de interruptor, que abren o cierran un circuito eléctrico dependiendo de la posición del puntero. Se pueden usar para diversas funciones de supervisión, como el control y la supervisión de procesos, o para activar una alarma cuando un valor medido cae por debajo o excede un valor preestablecido.

Los contactos del interruptor se encuentran debajo del dial y se pueden configurar en todo el rango de escala con el puntero establecido.

El puntero del instrumento se mueve libremente en todo el rango de escala, independientemente de la configuración. Los contactos se pueden ajustar libremente, usando una tecla extraíble, a través de la ventana. Como resultado de las estrechas condiciones de instalación y las presiones de costos cada vez mayores, la demanda de instrumentos con funcionalidad "dos en uno" aumenta. Estos combinan todas las ventajas de una pantalla en el sitio, libre de una fuente de alimentación externa, con la necesidad de transmisión de señal eléctrica para la última adquisición de datos electrónicos. Por lo tanto, los usuarios guardan en un segundo punto de medición. Esta es una gran ventaja ya que, como se mencionó, muchos puntos de medición deben diseñarse en combinación con un termopozo.

Amplia oferta de soluciones individuales

Los criterios descritos aquí para la selección del termómetro dejan en claro que las soluciones listas para usar no conducirían a un resultado satisfactorio. Casi todas las aplicaciones finalmente resultan en instrumentos individuales. Por esta razón, WIKA puede reproducir, por ejemplo, sobre 600 diferentes hélices bimetálicas para varios termómetros específicos de la aplicación. Y para los instrumentos accionados por gas, hay una amplia gama de componentes estándar disponibles. Pero su núcleo, la unidad de medida, debe ser "adaptada" individualmente para cada condición operativa. Utilizando software especializado, todos los parámetros (p. Ej., Presión de llenado, recorrido del tubo, compensación bimetálica o cuadrante) se calculan y armonizan entre sí.

WIKA, fabrica una amplia variedad de instrumentos de temperatura mecánica que es esencial para cumplir con los requisitos diversos e individuales del mercado. Para reconciliar esto con alta calidad y tiempos de entrega confiables, son objetivos desafiantes para los cuales WIKA ha optimizado su sistema de producción flexible.

WIKA Instruments Ltd

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