TERMÓMETROS DE EXPANSIÓN

Los termómetros de expansión son aquellos que utilizan la propiedad que tienen los materiales de cambiar su volumen con la temperatura, estos son principalmente de tres tipos: los de líquido en vidrio, los de bulbo capilar y resorte, y los bimetalicos.

Termómetros de vidrio: Estos instrumentos se basan en el fenómeno de expansión que sufren los líquidos al calentarse. Consisten de una envoltura de vidrio (bulbo) que contiene el líquido y que está conectado con un capilar por donde sube el líquido al expandirse por el efecto de la temperatura. El nivel del líquido en el capilar será entonces directamente función del volumen de líquido y por tanto de la temperatura, en la figura T2 se muestra un termómetro de vidrio.

Figura T2. Termómetro de vidrio (a. termómetro de vidrio estándar, b. termómetro industrial, c. termómetro que contiene alcohol)

Los líquidos más empleados con sus respectivos rangos de temperatura son:

- Mercurio de -35 a 280°C

- Mercurio con el capilar lleno de gas de -35 a 450°C

- Pentano -200 a 20°C

- Alcohol -110 a 50°C

- Tolueno -70 a 100°C

Para mejorar la lectura de los termómetros que contienen alcohol (el cual es transparente), se añade un tinte de color rojo o azul. (Figura a color). Adicionalmente, para aplicaciones industriales, los termómetros de vidrio se protegen con una carcasa metálica, como puede observarse en la figura T2.

Termómetro bimetálico: Estos instrumentos se basan en la diferencia en el coeficiente de dilatación térmica en metales diferentes, en la figura T3 se muestra un bimetal

Figura T3. Bimetal

Un bimetal se compone de dos tiras de metal de diferentes coeficientes de dilatación térmica, unidos íntimamente mediante soldadura, empotrados en uno de sus extremos y libre en el otro.

Un cambio de temperatura hace que el extremo libre se deflacte y esta deflexión está en relación aproximadamente lineal con la temperatura y depende principalmente de los coeficientes de dilatación térmica.

La forma de un termómetro bimetálico es como se muestra en la figura T4:

Figura T4. Termómetro bimetálico

Al bimetal se le da forma helicoidal, con un extremo unido a la estructura y el otro libre de girar. En el extremo libre de girar se fija una aguja indicadora que se mueve sobre una escala circular calibrada en términos de temperatura. Cuando la temperatura cambia el bimetal se expande y el helicoide rota en su extremo libre con lo cual la aguja indica una nueva posición en el dial. Como el helicoide no se puede exponer directamente al proceso se protege con un tubo metálico conocido como termopozo.

La precisión del instrumento es del 1% y su campo de medida de -200 0C a 500 0C.

Comparando el termómetro de vidrio y el termómetro bimetálico

- El termómetro de vidrio de toma la medida de temperatura directamente en el proceso, mientras que los termómetros bimetalicos necesitan un termopozo para poder realizar la medición.

- El termómetro bimetalico opera en un mayor rango de temperatura que el termómetro de vidrio.

- El termómetro bimetálico corre el riesgo de sufrir oxidación.

- El termómetro de vidrio posee una mayor precisión que el termómetro bimetálico.

- El termómetro de vidrio no posee partes móviles que puedan deteriorarse con el uso.

Termómetros de bulbo y capilar: Consisten esencialmente de un bulbo conectado por medio de un capilar a un espiral, comúnmente el tipo espiral. Cuando la temperatura del bulbo cambia, el gas o el líquido en el bulbo se expande y la espiral tiende a desenrollarse moviendo la aguja sobre la escala para indicar la elevación de la temperatura en el bulbo. En la figura T5 y T6 se muestra el termómetro de bulbo y capilar.