Sensor de temperatura PT100
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Tecnologías
Una gama de termómetros de resistencia y sondas de temperatura PT100 a medida, desde unidades individuales hasta pequeñas series, adaptadas a sus necesidades específicas.
¿Busca una sonda termopar? Fabricamos sondas de temperatura con un alto grado de precisión y estabilidad.
Descubra cómo leer una tabla de valores óhmicos en función de la temperatura y la importancia de estos datos en las aplicaciones industriales.
En las industrias de procesos (química, petroquímica, agroalimentaria, energética y farmacéutica), la medición de la temperatura influye directamente en la calidad de los productos, la seguridad de las instalaciones y el cumplimiento normativo. Una sonda de temperatura industrial inadecuada puede provocar desviaciones en el proceso, paradas no planificadas o incumplimientos normativos que acarrean costes elevados.
Fuji Electric France ofrece una gama de sondas de temperatura industriales de alto rendimiento, seleccionadas por su precisión de medición, su resistencia en entornos exigentes y su compatibilidad con los sistemas de automatización existentes (4-20 mA, HART, Profibus, Foundation Fieldbus).
Ya se trate de una sonda PT100 o de una sonda termopar, nuestras soluciones cubren rangos de temperatura que van desde los -200 °C hasta los +1 750 °C y cumplen con las normas IEC 60751, ATEX, IECEx y NF EN 13480. Se integran en entornos ATEX y soportan presiones y vibraciones elevadas.
Una sonda de temperatura es un sensor que convierte una magnitud física térmica en una señal eléctrica que puede ser procesada por un sistema de control y mando (DCS, API, transmisor). Está compuesta por un elemento sensible (resistencia o unión termoeléctrica), un tubo de protección (termopozo o manguito) y un cabezal de conexión normalizado.
En el ámbito industrial, la sonda de temperatura se conecta casi siempre a un transmisor de temperatura para convertir la señal bruta en una señal normalizada de 4-20 mA o digital.
Comprender el funcionamiento de una sonda de temperatura es fundamental para elegir el dispositivo adecuado y garantizar lecturas fiables en sus procesos industriales. En términos sencillos, una sonda de temperatura es un dispositivo de medición que convierte una magnitud física, el calor, en una señal eléctrica que puede ser procesada por un sistema de control. Este principio, aparentemente sencillo, se basa en realidad en fenómenos físicos precisos, cuyo dominio condiciona la calidad de los resultados obtenidos.
Toda sonda de temperatura se basa en un efecto físico conocido y reproducible. Según la tecnología elegida, este efecto es diferente:
En el caso de las sondas de resistencia (RTD), el efecto que se aprovecha es la variación de la resistencia eléctrica de un material conductor en función de la temperatura. Cuando aumenta la temperatura de un metal puro, los átomos vibran más y frenan el paso de los electrones: la resistencia eléctrica aumenta de forma predecible y lineal. Es esta relación entre la resistencia y la temperatura la que permite calcular con precisión el valor térmico medido.
En el caso de las sondas de termopar, el efecto que se aprovecha es el efecto Seebeck: dos metales de naturaleza diferente, unidos en una unión, generan una tensión eléctrica siempre que exista una diferencia de temperatura entre la unión caliente (en contacto con el proceso) y la unión fría (punto de referencia). La tensión generada es baja, del orden de un milivoltio, pero es característica de cada tipo de termopar y permite calcular la temperatura con precisión.
En el caso de las termistencias, el efecto es similar al de los RTD, pero más acentuado: se trata de un componente semiconductor cuya resistencia varía considerablemente con la temperatura. El término «termistencia» hace referencia a dos familias:
Estas dos familias de termistores ofrecen una alta sensibilidad, pero un rango de medición más limitado que el platino o el níquel. Esta opción resulta interesante para aplicaciones con un rango térmico reducido que requieren una precisión de detección muy elevada.
Para ilustrar de forma concreta el funcionamiento de una sonda PT100 en un proceso industrial: la sonda se sumerge en un líquido de reacción dentro de un reactor químico. El elemento sensible de platino, en contacto térmico con el fluido a través de la vaina de acero inoxidable, modifica su resistencia en tiempo real. Esta señal resistiva se transmite a través de un cable de 4 hilos hasta el transmisor instalado en el extremo de la sonda. El transmisor calcula la temperatura correspondiente, aplica una compensación de la resistencia de línea y envía una señal de 4-20 mA al sistema de control distribuido (DCS). El controlador compara esta lectura con el valor de consigna y controla el dispositivo de calentamiento o enfriamiento en consecuencia.
Este funcionamiento en bucle cerrado ilustra el papel fundamental que desempeña la sonda en el control del proceso. Sin lecturas fiables en el punto de origen, cualquier sistema de regulación, por muy sofisticado que sea, pierde precisión. Por eso, la elección, el diseño y el mantenimiento de la sonda de temperatura son tareas que no deben dejar lugar a dudas sobre la calidad metrológica del instrumento seleccionado.
La sonda RTD (Resistance Temperature Detector) aprovecha la variación de la resistencia eléctrica de un metal puro, normalmente platino, en función de la temperatura. Es la tecnología de referencia para aplicaciones industriales que requieren precisión, repetibilidad y trazabilidad metrológica.
La sonda de temperatura PT100 es la variante RTD más utilizada en la industria. Su resistencia es de 100 Ω a 0 °C, de acuerdo con la norma IEC 60751. El platino (Pt) se utiliza por su excepcional estabilidad química, su linealidad en un amplio rango de temperaturas y su reproducibilidad entre distintos instrumentos.
Características principales:
La sonda de temperatura PT1000 se basa en el mismo principio físico y en el mismo material que la PT100, el platino, pero con una resistencia nominal de 1 000 Ω a 0 °C, es decir, diez veces mayor. Esta diferencia, aparentemente técnica, tiene consecuencias prácticas significativas que la convierten en una opción adecuada en numerosos contextos.
Características principales:
| Criterios | PT100 | PT1000 |
|---|---|---|
| Resistencia a 0 °C | 100 Ω | 1 000 Ω |
| Sensibilidad a las resistencias del cable | Alta | Bajo |
| Conexión recomendada | 3 o 4 hilos | Posibilidad de 2 hilos |
| Compatibilidad con sistemas estándar | Muy ancha (norma industrial) | Amplio (con instalaciones modernas) |
| Compatibilidad electrónica de bajo consumo | Menos adecuada | Bien adaptada |
| Norma de referencia | IEC 60751 | IEC 60751 |
| Aplicaciones recomendadas | Industria pesada, procesos | Largas distancias, regulación, sector terciario |
La sonda termopar se basa en el efecto Seebeck: dos metales de naturaleza diferente unidos en una unión generan una tensión eléctrica proporcional a la diferencia de temperatura entre la unión caliente (punto de medición) y la unión fría (punto de referencia).
Los termopares se clasifican según tipos normalizados (J, K, T, E, N, R, S, B), cada uno de los cuales abarca un rango de temperatura y un ámbito de aplicación específicos.
Características principales:
En los reactores, intercambiadores de calor, columnas de destilación y unidades de craqueo, la medición de la temperatura es esencial para controlar las reacciones exotérmicas, optimizar los rendimientos y garantizar la seguridad de los procesos a presión. Una supervisión precisa permite, además, limitar las desviaciones en la producción, reducir los riesgos de incidentes y mejorar la eficiencia energética de las instalaciones. Las sondas PT100 multizona, equipadas con termopozos de alta presión y certificadas según la norma ATEX Zona 1, garantizan una medición fiable y duradera, incluso en atmósferas potencialmente explosivas y entornos altamente corrosivos.
Los procesos de fermentación, esterilización (WFI, SIP, autoclaves) y liofilización exigen un control extremadamente preciso de la temperatura para garantizar la calidad de los productos y la reproducibilidad de los procesos. La trazabilidad metrológica es indispensable para cumplir con los requisitos normativos y facilitar las auditorías de calidad. Las sondas RTD PT100 de clase A, suministradas con certificados de calibración según la norma ISO 17025, cumplen con los requisitos de las Buenas Prácticas de Fabricación (GMP), así como con las normativas de la FDA y la EMA. Garantizan una medición estable y reproducible a lo largo de todo el ciclo de fabricación.
En los generadores de vapor, las turbinas, las calderas, los circuitos de refrigeración y los sistemas auxiliares, la medición de la temperatura proporciona datos de forma continua a los sistemas de supervisión, protección y regulación de las instalaciones. La detección rápida de las variaciones térmicas contribuye a prevenir averías en los equipos, a optimizar el rendimiento energético y a garantizar la disponibilidad de las unidades de producción. Las sondas termopares de tipo K o N, reconocidas por su rapidez de respuesta y su resistencia a las altas temperaturas, permiten una supervisión fiable de los equipos más sometidos a esfuerzo.
Los pasteurizadores, esterilizadores, secadores, hornos de túnel, cubas de cocción y líneas de envasado requieren una medición precisa de la temperatura para garantizar la seguridad alimentaria, la calidad de los productos y el cumplimiento de los requisitos sanitarios. Las sondas de temperatura higiénicas, que cumplen con las recomendaciones de la EHEDG y las normas 3-A, están diseñadas con racores Tri-Clamp y superficies de acero inoxidable 316L aptas para el contacto con alimentos. Resisten los procedimientos de limpieza y esterilización in situ (CIP/SIP), al tiempo que garantizan una excelente repetibilidad de las mediciones y un mantenimiento simplificado.
La elección de una sonda de temperatura se basa en cinco criterios fundamentales: el rango de medición, la precisión esperada, las condiciones ambientales, la compatibilidad de la señal y las restricciones normativas.
Paso 1: Definir el rango de temperatura
El rango de medición determina la elección entre un RTD (hasta 850 °C) y un termopar (hasta 1 750 °C). Por debajo de los 600 °C, suele preferirse la sonda PT100 por su mayor precisión.
Paso 2: Evaluar las condiciones del proceso
Presión, vibraciones, presencia de agentes corrosivos, zona ATEX: estos parámetros determinan el tipo de protección mecánica (pozo termométrico, funda, índice IP) y los materiales (Inconel, Hastelloy, acero inoxidable 316L).
Paso 3: Especificar la precisión requerida
La clase de precisión (A, B, 1/3 DIN) influye directamente en el coste. Reserva la clase A para las mediciones de control de calidad o de seguridad; la clase B es suficiente para la supervisión habitual de los procesos.
Paso 4: Elegir la señal de salida
Integre la sonda en su arquitectura actual: señal pasiva (resistencia bruta) con transmisor remoto, o sonda con transmisor integrado en el cabezal (4-20 mA / HART).
Paso 5: Comprobar las certificaciones necesarias
ATEX, SIL, higiénica (EHEDG), nuclear (RCC-M): identifica las normas aplicables a tu instalación antes de realizar cualquier pedido.
rango de temperatura
condiciones del proceso
precisión necesaria
señal de salida
certificaciones necesarias
| Criterios | Sonda PT100 (RTD) | Sonda termopar |
|---|---|---|
| Principio de medición | Variación de la resistencia de un elemento de platino (100 Ω a 0 °C) | Tensión termoeléctrica generada por dos metales diferentes |
| Temperatura | de -200 °C a +850 °C | De -200 °C a +1 600 °C (según el tipo de termopar) |
| Precisión | Hasta ±0,15 °C | Según el tipo, de ±1 a ±2,5 °C |
| Resistencia a las altas temperaturas | Hasta 850 °C | Hasta +1 750 °C, según el tipo |
| Certificaciones disponibles | IEC 60751, ATEX, IECEx, ISO 9001, certificado de calibración COFRAC / ISO 17025 (bajo petición) | IEC 60584, ATEX, IECEx, ISO 9001, certificado de calibración COFRAC / ISO 17025 (bajo petición) |
| Señal de salida | Resistencia (2, 3 o 4 hilos) | Tensión (mV) |
| Aplicaciones recomendadas | Procesos que requieren una gran precisión: sector agroalimentario, farmacéutico, químico, climatización (HVAC) y laboratorios | Procesos a alta temperatura: hornos industriales, tratamiento térmico, metalurgia, industria del vidrio, cementeras, incineración, centrales eléctricas |
| Ventaja principal | Gran precisión y excelente estabilidad a lo largo del tiempo | Amplio rango de temperaturas y gran resistencia |
Ambas son sondas RTD de platino que se utilizan como dispositivos de medición de temperatura en la industria. La PT100 presenta una resistencia de 100 Ω a 0 °C, mientras que la PT1000 tiene una resistencia de 1 000 Ω a 0 °C. Hay que tener en cuenta esta diferencia a la hora de elegir tu instalación. La PT1000 es menos sensible a las resistencias de cableado y resulta especialmente adecuada para largas distancias de transmisión, sobre todo en conexiones de dos hilos. Sin embargo, en el ámbito industrial, la PT100 en configuración de tres o cuatro hilos sigue siendo la referencia gracias a su precisión y a su probada eficacia.
Todas las sondas de temperatura de Fuji Electric destinadas a zonas ATEX están certificadas según la Directiva 2014/34/UE (ATEX) y la norma IECEx. La elección de la categoría (1G, 2G, 3G para gases; 1D, 2D, 3D para polvos) depende de la clasificación de la zona definida por el análisis de riesgos de su instalación. Este análisis tiene en cuenta numerosos parámetros, como el proceso, el nivel de riesgo y el entorno de funcionamiento. Nuestros ingenieros le asesorarán y le proporcionarán toda la información y las recomendaciones necesarias para seleccionar la sonda adecuada para su aplicación.
La calibración de una sonda de temperatura consiste en comparar sus mediciones con un termómetro o un patrón de referencia trazable al SI (baño termostático u horno de calibración). Esta operación permite verificar la precisión del dispositivo y detectar cualquier desviación a lo largo del tiempo. Se recomienda calibrar las sondas PT100 de clase A cada 12 a 24 meses, en función de la aplicación y de los requisitos normativos (ISO 9001, BPF, FDA). Fuji Electric France ofrece un servicio de calibración in situ o en un laboratorio acreditado por COFRAC.
Un termopozo (o termowell) es una pieza de protección mecánica que aísla la sonda del fluido de proceso. Su función es proteger el elemento de medición contra la presión, la velocidad del fluido o los medios corrosivos, al tiempo que permite su sustitución sin interrumpir la producción. Dependiendo de la aplicación, puede fabricarse en acero inoxidable, en aleaciones específicas o en otros materiales compatibles con el proceso. Su dimensionamiento, realizado según la norma ASME PTC 19.3 TW, garantiza su resistencia a las vibraciones inducidas por los vórtices.
Sí. Las sondas de temperatura con cabezal integrado combinan el elemento sensible (RTD o termopar) y un transmisor electrónico en una carcasa compacta montada directamente en el proceso. Esta solución integra todas las funciones de medición en un único equipo y emite una señal normalizada de 4-20 mA (con o sin HART) que su DCS o API puede procesar directamente. Evita los errores derivados de las largas distancias de cableado, simplifica la instalación y facilita cualquier modificación futura de la instrumentación. Esta configuración también mejora la fiabilidad general del sistema y reduce los costes de mantenimiento.
La elección de los materiales depende del entorno de medición y de las prestaciones deseadas. Los elementos sensibles de las sondas RTD están fabricados en platino, mientras que los termopares utilizan diferentes combinaciones de metales, entre los que se incluyen algunas aleaciones a base de cobre, níquel o cromo, según su tipo. Las fundas protectoras suelen ser de acero inoxidable o de aleaciones específicas adaptadas a entornos corrosivos. En algunos aparatos de medición o laboratorios, también se puede utilizar vidrio para aplicaciones concretas.
¿Necesita instrumentación térmica? Nuestros expertos de Fuji Electric France analizan su aplicación y le proponen la solución que mejor se adapta a sus requisitos de proceso, normativos y presupuestarios.
El equipo comercial está a su disposición para ayudarle con sus proyectos.
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