Como funciona una termocupla

La termocupla es el sensor de temperatura que más se usa en la industria. A continuación, se explica cómo funciona una termocupla o termopar.

¿Qué es una termocupla?

Una termocupla o termopar, es un transductor que se forma al unir dos metales distintos para que así se produzca una diferencia de potencial que es pequeña (de acuerdo con el orden de los milivoltios), lo que es función de la diferencia de la temperatura entre uno de sus extremos que se denomina punto caliente y el otro llamado punto frío.

Por lo anterior, este dispositivo sirve como transductor, es decir traduce un tipo de señal en otra. En este caso si se aplica temperatura a la unión de los metales, se generará una diferencia de tensión entre los dos alambres. Por lo que en este caso la termocupla sirve para traducir una señal de temperatura en una señal de voltaje.

¿Para qué sirve una termocupla?

La termocupla es un dispositivo fundamental dentro de la industria y aún más para la automatización. Es uno de los elementos principales de control ya que permite medir las temperaturas, traducirlas a voltajes y poder compararlas con una temperatura de referencia a la que se desea que algo esté. También se concibe como un sensor de temperatura para el sector de la instrumentación industrial.

¿Cómo funciona una termocupla?

El termopar o termocupla va a constituir lo que se conoce de forma usual como un sensor de temperatura y este es un tipo de dispositivo con el que se genera y transmite una señal eléctrica, la cual es proporcional a la temperatura que se va a encontrar en el medio.

La tensión pequeña que se genera por parte de este sensor, debe amplificarse para ser interpretada o leída. Son muchos los testers de uso masivo que incorporan una termocupla, la cual se acopla a las entradas adecuadas y por ende, se permite la lectura de la temperatura del medio de manera inmediata.

Como funciona una termocupla

Video de cómo funciona una termocupla

Tipos de termocupla

Existen una gran variedad de termocuplas ya que se pueden formar solo con la unión de dos metales. Los tipos de termocuplas varían según el rango de temperatura que se desea traducir. Las principales son:

  • Tipo K – La unión está dada por cromel y alumel. Traduce temperaturas entre –200 y +1372 °C
  • Tipo J – Unión entre hierro y constantán. Rango de temperatura entre –270 y +1200 °C
  • Tipo T – Unión entre cobre y constantán. Rango de temperatura entre -200 y 260 °C

Aplicaciones de una termocupla

  • Ejemplo 1 – Un caso típico es la termocupla en un intercambiador de calor. Si yo ingreso agua a un intercambiador de calor y quiero que salga a 60 °C, la termocupla medirá la temperatura, generara un voltaje dependiendo de la temperatura que midió y este voltaje será comparado con uno de referencia para ver si la temperatura está a 60 °C.
  • Ejemplo 2 – Las máquinas eléctricas los incorporan con frecuencia para disponer de un sensor de temperatura de modo constante y así regular funciones o cuidar el aparato.
  • Ejemplo 3 – Los transformadores incluyen una termocupla o termopar como parte de su sistema para así conocer la temperatura en momentos distintos y por ende cumplir con su tarea sin inconvenientes en torno a la temperatura.
  • Ejemplo 4 – En la actualidad la termocupla se complementa con los analizadores termográficos, los cuales son sensores de radiación térmica, así que no tocan partes que puedan ser susceptibles de recalentarse, sino que lo hacen por proximidad al calor radiado.

Como funciona un panel solar

Un panel solar es un dispositivo capaz de captar las radiaciones provenientes del sol, radiaciones electromagnéticas, y transformarlas en energía eléctrica.

Este tipo de producción de energía eléctrica es renovable, ya que usa la energía solar, la cual nunca se agota, y no produce contaminación ambiental. Este punto es importante tenerlo en cuenta debido al mal estado de la atmósfera en los últimos años, por consecuencia de la gran contaminación, en parte causada por la producción de energía eléctrica con otros métodos contaminantes, como por ejemplo quema de combustible.

Descripción de un panel solar

Los paneles solares son paneles formado por células fotovoltaicas o célula fotoeléctrica la cual es la encargada de transformar la energía lumínica en eléctrica. Lo que sucede a grandes rasgos es que la luz produce protones y electrones a los lados de la célula, en los conductores, y este campo eléctrico produce el desplazamiento de los electrones hacia los protones, lo que comunmente es llamado electricidad.

Energía entregada por un panel solar

Una célula con un diámetro de 6 cm produce aproximadamente 0,5 A de 0,5 V. Realizando algunos cálculos resulta que la potencia que puede entregar un panel solar por m² esta entre 50 y 150 W.

Video de como funciona un panel solar

https://www.youtube.com/watch?v=ncC-qGsWvAY

Cómo funcionan las torres de enfriamiento

El agua es un recurso prácticamente esencial para una industria, una empresa o una fábrica. Hay maquinas que funcionan a base de agua, hay procesos en los que se necesitan agua, el aseo y la higiene de los empleados, y muchas cosas más. Por este motivo, una torre de enfriamiento siempre viene bien, ya que permite enfriar el agua utilizada en un proceso para volver a reutilizarla.

En otras palabras, una torre de enfriamiento es un intercambiador de calor donde se hace circular aire en contracorriente con el agua para que el agua caliente le ceda calor al aire y así se enfríe. A fines de optimizar este proceso, se aconseja que el agua este pulverizada, es decir que caiga en forma de gotas pequeñas para aumentar la superficie de contacto con el aire y aumentar la transmisión de calor.

Tipos de torres de enfriamiento

  • Tiro Inducido: Se colocan ventiladores con ejes verticales de alta potencia colocados en el techo que absorben el aire que ingresa en sentido horizontal a la torre y así hacerlo pasar entre una lluvia de agua que cae desde el techo.
  • Tipo forzado: Fuerza el aire a entrar a la torre con ventiladores de eje horizontal, se le hace cambiar la dirección al aire para que ascienda y hacerlo pasar mediante una lluvia de agua. La desventaja de esta torre es que el aire caliente que sale no es impulsado por ventiladores hacia el exterior, quedando en las cercanías de la torre, con la posibilidad de que sea vuelto a utilizar y sea menos eficiente ya que está más caliente y enfriaría menos.

Video de cómo funciona una torre de enfriamiento

Como funciona una olla a presión

Una olla a presión no es más que una olla común, pero con la particularidad que uno puede establecer una presión determinada haciendo que la olla no permita la salida del aire hasta que dentro de la olla haya una presión igual a la establecida.  El hecho de que la presión dentro de la olla sea mayor a la atmosférica nos permite calentar el agua a temperaturas mayores a 100ºC sin que esta se evapore, es decir, que siga en estado líquido.

Tipos de ollas a presión

Los modelos de ollas a presión varían debido al tipo de material con el que pueden ser construidos. A continuación se detallan los tipos de ollas a presión.

Olla de acero: Son fabricadas con acero inoxidable lo que permite que estas ollas sean duraderas, resistentes al calor y fáciles de limpiar. El único defecto que tiene es el peso de la misma por ser el acero un metal de gran densidad.

Ollas de cobre: Al ser más gruesas que las ollas de acero, Son también más resistentes. Siendo también fáciles de limpiar la principal característica de este tipo de olla es la capacidad de distribuir el calor uniformemente a todo el volumen contenido en la olla por ser el cobre un gran conductor térmico.

Ollas de aluminio: Dentro de los 4 tipos de ollas, esta es la más fácil de limpiar, la más liviana, además de poder calentarse muy rápido ocurriendo lo mismo para enfriarse. Ahora, si se está buscando una olla que tenga una vida útil larga, este tipo de olla no sería el adecuado.

Video de cómo funciona una olla a presión

 

Como funciona una brújula

Una brújula es un dispositivo compuesto por una flecha que apunta siempre al norte. Entonces, si estamos perdidos, pero sabemos que debemos ir al oeste, utilizando la brújula sabremos para que dirección esta el norte y sabiendo ubicar los puntos cardinales, sabremos en que dirección esta el oeste.

La brújula fue inventada en china, en el siglo IX aproximadamente con el propósito de orientarse y conocer las direcciones cuando se navegaba a mar abierto.

Magnetismo

El funcionamiento de la brújula se basa en el magnetismo. El magnetismo no tiene una explicación, lo mas fácil es suponer que es una perturbación en el aire, que afecta a determinados materiales, generándoles distintos tipos de fuerzas. Tiene dos polos, positivo y negativo. Se demostró que los polos opuestos se atraen.

También debemos saber que la tierra es un gran productor de flujo magnético. Este flujo va desde el sur hacia el norte. El norte tiene polo positivo mientras que el sur negativo.

Entonces si nosotros colocamos en la punta de la flecha un material, al cual sometiéndolo a un flujo magnético se produce una fuerza en dirección del flujo, estamos en presencia de una brújula. El material vendría a ser un imán. El polo negativo del imán es atraído por el positivo de la tierra.

Vídeo de como funciona una brújula

Cómo funciona la bobina de Tesla

La bobina de Tesla la creó Nikola Tesla alrededor de 1890, siendo un trasformador resonante con la capacidad de producir tensiones altas a una frecuencia elevada.

¿Qué es la bobina de Tesla?

La bobina de Tesla es una clase de transformador resonante, el cual se denomina de este modo por su creador. A grandes rasgos se destaca que se encuentra compuesta por una serie de circuitos eléctricos resonantes acoplados. Si se desarrollan bobinas de Tesla de gran tamaño pueden provocar chispas eléctricas con longitudes de varios metros.

Cómo funciona la bobina de Tesla

¿Cómo funciona la bobina de Tesla?

Al tomar un alambre y enrollarlo se va a obtener una bobina. Este artefacto permite lograr ondas magnéticas, pues si pasa corriente por allí se va a generar un campo magnético poderoso. Si después de lo anterior otra bobina se acerca a la primera, en la segunda se va a producir una corriente eléctrica.

Ahora bien, es el transformador el que va a cargar el capacitor, lo que va a incrementar la tensión de la red y la misma se va a transferir a un centellador con el que se descarga en la bobina primaria. La bobina primaria va a montarse cerca de una bobina secundaria, donde esta última se va a conectar a tierra.

Los dos circuitos van a tener que ajustarse para que se pueda resonar en una misma frecuencia. Poco a poco esa energía con una tensión baja y una corriente alta se va a transferir de la bobina primar a una bobina secundaria, siendo esta última de alta tensión y baja corriente.

En el momento en que la energía se acaba de ese circuito primario, la oscilación que se encuentra en el segundo circuito va a alimentar una chispa y corona de alta frecuencia. Con esa combinación de alta frecuencia y alta tensión, se consigue generar un campo eléctrico alto, el cual es capaz de ionizar el aire y de irse propagando con forma de chispas.

Cómo funciona la bobina de Tesla

¿Para qué sirve la bobina de Tesla?

La bobina de Tesla es una clase de artefacto que se utiliza para generar ondas magnéticas, ya que si hacemos pasar corriente por ella se establecerá un poderoso campo magnético alrededor de la misma. Ahora si acercamos otra bobina a esa, en la nueva bobina se producirá corriente eléctrica. Este es el funcionamiento básico de la bobina de Tesla.

Video de cómo funciona la bobina de Tesla

Modelo de la bobina de Tesla

Si se quiere construir una bobina de tesla se debe tener en cuenta los dispositivos principales que permiten su funcionamiento. Estos son:

  • Una fuente de alta tensión proveedora de la corriente eléctrica para la primera bobina. Esta puede ser la toma de corriente de la casa a 220v.
  • Un diodo y un condensador de alta tensión.
  • Una bobina primaria con poco número de vueltas.
  • Una bobina secundaria con un gran número de vueltas. Esta debe estar conectada a tierra y también conectada a un toro. Un toro en geometría es una superficie generada por hacer girar una circunferencia alrededor de un punto.
  • Una vez que se tienen estos componentes se está en condiciones de construir una bobina de Tesla.

Consumo de la bobina de tesla

El consumo de la bobina de Tesla va a depender de la fuente que se aplique para otorgar la corriente. Mientras mayor sea la potencia entregada por la fuente, mayor será el consumo de la bobina, pero obviamente este mayor consumo lleva a un mejor rendimiento de la misma.

Aplicaciones de la bobina de Tesla

  • Transmisión de energía – La transmisión inalámbrica de energía es una técnica con la que se da una distribución de energía eléctrica sin un soporte material.
  • Alimentación de lugares de difícil acceso – Por sus características se facilita esa transmisión de la energía y por ende alcanzar sitios de complejo acceso.
  • Fotografía – Se usan bobinas de Tesla de una pequeña potencia como una fuente de alta tensión.
  • Espectáculos – Por sus chispas o streamers que son generados desde el electrodo superior, se la emplea con este fin.
  • Clases de física – En la actualidad se la usa como un elemento educacional.

Como funciona un potenciómetro

Un potenciómetro se define como uno de los dos usos que puede dársele a una resistencia o resistor variable mecánica. A continuación, se explica cómo funciona un potenciómetro.

¿Qué es un potenciómetro?

Un potenciómetro es un dispositivo que limita el paso de la corriente eléctrica, provocando una caída en la tensión. El hecho de que el voltaje pueda variar hace que se puedan controlar distintos dispositivos, ya que el funcionamiento de los dispositivos puede ser regulado por la cantidad de voltaje que da el potenciómetro.

El potenciómetro está conformado por dos resistencias en serie, las cuales cuentan con valores que pueden modificarse por el usuario. Son múltiples las clases de potenciómetros, entre los cuales se dan variaciones en su forma o el método a través del cual se modifican los valores de las resistencias.

¿Para qué sirve un potenciómetro?

El potenciómetro sirve para limitar el paso de la corriente eléctrica, por lo tanto, se refiere a la intensidad, así que ocasiona una caída en la tensión en ellos, que va a ser igual a una resistencia, sólo que en este caso el valor de la corriente y tensión para el potenciómetro puede ser variada únicamente tras modificar el valor de su resistencia. Si fuese una resistencia fija, los valores serían siempre los mismos.

¿Cómo funciona un potenciómetro?

El valor del potenciómetro se expresa siempre en ohmios o con el símbolo Ω, al igual que las resistencias. Su valor máximo depende de la resistencia máxima que alcanza. Su funcionamiento se da con base en la caída de la tensión del mismo modo que ocurre con una resistencia, por ende, limita el paso de la corriente eléctrica. Así mismo, el valor de la resistencia puede cambiarse y por ende la tensión o corriente se modifican a gusto del usuario.

Como dispositivo cuenta con una resistencia variable para cada extremo, y una más como conexión hacia un control deslizante, que permite disminuir o aumentar la resistencia. El objetivo de lo anterior es garantizar que el valor sea variable para las mismas conexiones. Por tal motivo es que dispone de una resistencia variable.

Finalmente, la resistencia mencionada cuenta con tres terminales, las cuales van a conectarse con el voltaje a medir. En cuanto se hace variar la resistencia, la diferencia potencial entre los terminales también lo hace. En conclusión, el valor del voltaje va a determinarse por esa variación en la resistencia.

Como funciona un potenciómetro

Video de cómo funciona un potenciómetro

Tipos de potenciómetro

Según su aplicación.

  • Potenciómetros de mando – Son adecuados para ser utilizados como un elemento de control de la tensión en un aparato electrónico. Aquí el usuario los va a accionar para que varíen los parámetros normales de funcionamiento.
    • Giratorios – Van a controlarse al girar su eje. Son de los más usados por su larga duración y poco espacio que usan.
    • Deslizantes – El recorrido del cursor se da en forma recta. Son usados en ecualizadores gráficos.
    • Potenciómetros de ajuste – Van a controlar la tensión al preajustarla, casi siempre de fábrica. El usuario no se ve en la obligación de retocar, así que no son accesibles desde el exterior.

Según la ley de variación de la resistencia.

  • Variación lineal – La resistencia es directamente proporcional al ángulo de giro.
  • Logarítmicos – Se utilizan casi siempre para audio debido a su modo asimétrico de comportamiento si se da una variación del eje. En el volumen de una radio son comunes.
  • Senoidales – La resistencia es proporcional al seno del ángulo de giro. Puede presentar topes de fin de carrera o no.

Potenciómetro digital – Son los que funcionan al simular un potenciómetro analógico, pero con la diferencia que emplea un circuito integrado, caracterizándose por su mayor precisión.

¿Cómo usar un potenciómetro?

Un potenciómetro al no ser más que una resistencia, pero con la diferencia que la resistencia puede variar responde a las mismas condiciones de instalación de uso, es decir, de aplicación dentro de un sistema. Finalmente, lo último por hacer es configurar el potenciómetro para que quede ajusta a la resistencia máxima deseada en el sistema y que limite el paso de la corriente eléctrica según las necesidades del proyecto.

Partes de un potenciómetro

El potenciómetro cuenta con una parte fija la cual se encarga de introducir una resistencia eléctrica y una parte móvil la cual está en contacto con la parte fija, pero que al momento de desplazarse ocasiona que varíe la resistencia eléctrica que es introducida en los terminales del potenciómetro.

Por otro lado, lo usual es que el potenciómetro disponga de tres patillas. El valor máximo va a estar disponible de manera constante entre las patillas de los extremos, mientras que ese valor va a aparecer entre una de las patillas exteriores y la patilla central.

Aplicaciones de un potenciómetro

  • Control de audio – Para el volumen de un equipo de música que se controla con un potenciómetro.
  • Iluminación – Al momento de regular la intensidad luminosa.
  • Sistemas de control – Son habituales en los sistemas de control si se quiere actuar como un medidor de una variable en especial.

 

Cómo funciona la maquina a vapor

Su funcionamiento se basa en un ciclo que transforma la energía térmica proveniente del vapor de agua en energía mecánica, utilizada para movilizar, trenes, barcos, generar energía eléctrica, entre los usos más frecuentes. El ciclo comienza cuando calentamos el agua en la caldera para obtener vapor. La evaporación del agua hace que aumente su volumen y presión, empujando un pistón. Este movimiento mediante un mecanismo de biela-manivela genera un movimiento rotatorio.

Hoy podemos encontrar uno de sus usos más importantes en las centrales termoeléctricas, encargadas de generar energía eléctrica mediante el funcionamiento del ciclo de la maquina a vapor. El único gasto en el que hay que incurrir para generar electricidad es en el de calentar el agua para evaporarla.

Historia de la maquina a vapor

Si nos remontamos al siglo XVIII podemos encontrar entre los acontecimientos más importantes de ese siglo, la Revolución Industrial. Al estudiar las causas de dicha revolución, observamos que entre las más importantes se encuentra la aplicación de las maquinas a vapor en las industrias, y en los medios de transporte como la locomotora. Y hasta el día de hoy la base del funcionamiento de la maquina a vapor sigue siendo la base de muchas maquinas y ciclos para la transformación de energía.

Vídeo de cómo funciona una maquina a vapor