Sensor de temperatura de termopar

¿Cómo elegir un termopar?

Los termopares son sensores de temperatura muy populares. Son económicos, intercambiables, robustos y pueden medir un amplio rango de temperatura. 

Las sondas de medición de termopar consisten esencialmente en dos metales/aleaciones diferentes. Al unirse, generarán una señal débil si hay una diferencia de temperatura entre la unión caliente (unión de medición) y la unión fría o unión de referencia. 

La señal depende únicamente de la diferencia de temperatura. Y, como tal, una sonda de termopar no se puede probar correctamente si ambas uniones están a la misma temperatura. 

Aunque se puede usar casi cualquier tipo de metal para hacer un sensor de temperatura, se usan varios tipos estándar porque tienen voltajes de salida predecibles y grandes gradientes de temperatura.

Es esencial que el cableado (unión fría) al medidor sea de material de compensación o extensión del mismo valor nominal que el termopar. El uso de cables de cobre u otros materiales provocará una pérdida de EMC y, por lo tanto, un error. 

La ley de los metales intermedios establece que un tercer metal, insertado entre los dos metales diferentes de una unión de termopar, no tendrá efecto siempre que ambas uniones estén a la misma temperatura. 

Esta ley también es importante en la construcción de empalmes. Es aceptable hacer una unión soldando los dos metales, ya que la soldadura no afectará la lectura de temperatura. En la práctica, las uniones de los termopares se realizan soldando los dos metales. Esto asegura que el rendimiento de la medición de temperatura no esté limitado por el punto de fusión de la soldadura.

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¿Qué es un termopar?

Los sensores están disponibles como termopares "desnudos" que son económicos y ofrecen una respuesta rápida. Se integran en sondas de temperatura o tubos metálicos con aislamiento mineral. 

Hay disponible una amplia variedad de sensores, adecuados para diferentes aplicaciones de medición (industrial, científica, temperatura de los alimentos, investigación médica, etc.). Al elegir un termopar, se debe tener en cuenta el tipo de sensor, el aislamiento y la construcción de la sonda de temperatura. Todo esto tendrá un efecto en el rango de temperatura medible, la precisión de la medición y la confiabilidad de la lectura de la temperatura.

Curva de termopar


Termopar tipo K (cromo / alumel)

El tipo K es el termopar de "propósito general". Es económico y, debido a su popularidad, está disponible en una amplia variedad de sondas. 

Los termopares están disponibles con un rango de temperatura de -200 a +1200 grados centígrados. 

La sensibilidad es de alrededor de 41uV/°C. 

Use el Tipo K a menos que tenga una buena razón para no hacerlo.

Material + cromo / - Alumel

Color + Amarillo / - Rojo

Termopar tipo J (Hierro / Constantan)

El rango de medición limitado (-40 a +750 °C) hace que este tipo de sonda sea menos popular que el tipo K. 

La aplicación principal de esta sonda de temperatura es con equipos más antiguos que no pueden aceptar termopares "modernos". Los tipos J no deben usarse por encima de los 760 °C, ya que una transformación magnética brusca provocará una descalibración permanente.

Material + Hierro / - Constantan

Color blanco / rojo

Termopar tipo N (Nicrosil / Nisil)

La alta estabilidad y resistencia a la oxidación hacen que el tipo N sea adecuado para mediciones de alta temperatura sin el costo de los tipos de platino (B, R, S). Diseñado para ser una sonda de medición de termopar "K" mejorada, se está volviendo cada vez más popular.

Material + Nicrosil /

Color Nilo + Naranja / - Rojo

Los tipos B, R y S son termopares de metal "noble" y tienen características similares. 

Estos instrumentos de medición son los más estables de todos los termopares. Pero debido a su baja sensibilidad (alrededor de 10uV/0C), normalmente solo se utilizan para mediciones de alta temperatura (>600°C). Todos estos sensores de temperatura de metales nobles requieren cubiertas protectoras de cerámica de alta pureza para su uso en aplicaciones industriales.

Termopar tipo B (platino / rodio)

Adecuado para mediciones de alta temperatura de hasta 1800 ° C.

Termopar tipo R (platino/rodio)

Este sensor de temperatura de termopar es adecuado para mediciones de alta temperatura de hasta 1600 ° C. Sin embargo, tiene baja sensibilidad (10 uV/° C) y alto costo.

Termopar tipo S (platino / rodio)

Esta sonda de temperatura es adecuada para mediciones de alta temperatura hasta 1600 ° C. Debido a su alta estabilidad, el tipo S se utiliza como estándar para el punto de fusión del oro (1064,43 ° C).

Instrucciones de uso

Precauciones y consideraciones al usar termopares

La mayoría de los problemas y errores de medición de temperatura se deben a la falta de comprensión de cómo funcionan los termopares. 

Estos indicadores de temperatura pueden envejecer y la precisión puede variar en consecuencia, especialmente después de una exposición prolongada a temperaturas en los extremos de su rango operativo útil. Estos son algunos de los problemas más comunes a considerar.

Problemas para conectar dispositivos de medición de termopares

Muchos errores de medición son causados ​​por uniones no intencionales. Cualquier unión de dos metales diferentes dará como resultado una unión. Si necesita aumentar la longitud del cable de su dispositivo de medición, debe usar el tipo de cable de extensión (por ejemplo, tipo K para termopares tipo K). 

El uso de otro tipo de cable presentará una unión de sensor de termopar. Los conectores utilizados deben estar hechos del material correcto y se debe observar la polaridad correcta. Cualquier cortocircuito de los cables en el cabezal del terminal o conector creará otra unión y el instrumento leerá esa temperatura y no la temperatura de la unión caliente.

Resistencia al plomo

Para mejorar los tiempos de respuesta, los termopares están hechos de alambre delgado (en el caso de los tipos de platino, el costo también es una consideración). Esto puede conducir a una alta resistencia del sistema de medición que puede hacerlo susceptible al ruido y también puede causar errores debido a la impedancia de entrada del instrumento de medición. 

Un sensor de temperatura de unión expuesta típico con cable de 32 AWG (0,25 mm de diámetro) tendrá una resistencia de aproximadamente 15 ohmios/metro. Si se necesitan termopares con alambres delgados o cables largos, vale la pena mantener los alambres cortos y luego usar un alambre de extensión (que es mucho más grueso, por lo tanto, de menor resistencia) para pasar entre el termopar y el instrumento de medición.

Interferencia

La salida de un termopar es una señal débil, por lo que es propensa a sufrir interferencias eléctricas. Si su sensor se encuentra en un entorno ruidoso (por ejemplo, cerca de un motor eléctrico), se recomienda utilizar un cable de extensión blindado. Si se sospecha del sensor de ruido, apague todos los equipos sospechosos y verifique si la lectura cambia.

No hay una función de mantenimiento posible en un termopar, pero se recomiendan verificaciones de calibración programadas.

  • Los termopares se desvían en la calibración, pero la tasa de desvío depende del tiempo y la temperatura.
  • En una fuente de temperatura conocida, verifique la salida del termopar con los grados C del termopar del gráfico.
  • Los termopares o su cableado pueden cortocircuitarse o abrirse, provocando señales de error. Otra condición de falla para los registradores de datos o transmisores es la baja resistencia de aislamiento entre los conductores y tierra, lo que hace que el lazo del termopar se conecte a tierra.

Si el termopar muestra una de las 3 condiciones de falla, debe ser reemplazado.

¡Más información sobre termopares a continuación!

Rango de temperatura Tabla de conversión (T ° / mV)