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Una sonda termopar es un sensor que sirve para medir la temperatura. Los termopares son sensores de temperatura muy versátiles y se utilizan habitualmente en numerosas aplicaciones: desde los termopares de uso industrial hasta los termopares estándar que equipan los aparatos y equipos domésticos.
La sonda de temperatura de termopar es un instrumento de medición de temperatura imprescindible en numerosas aplicaciones industriales y científicas. Gracias a su robustez, su precisión y su amplio rango de medición, se utiliza ampliamente en ámbitos tan variados como la metalurgia, la producción de energía, la industria química y la investigación científica.
Este dispositivo funciona según el principio del efecto Thomas Johann Seebeck, llamado así por el físico del mismo nombre, según el cual se genera una tensión entre dos metales diferentes cuando se exponen a una diferencia de temperatura. Esta tensión se convierte en una medida de temperatura.
A pesar de su aparente sencillez, los termopares requieren un conocimiento profundo de su funcionamiento, los tipos disponibles y las técnicas de montaje y cableado para garantizar mediciones fiables y precisas.
Exploremos en detalle los distintos tipos de termopares, el principio de funcionamiento, los métodos de instalación y cableado, y las mejores prácticas para optimizar su uso en diversas aplicaciones.
La sonda termopar funciona mediante la combinación de dos metales diferentes, unidos en un extremo denominado «unión caliente». Cuando se produce una diferencia de temperatura en esta unión, se genera una corriente eléctrica en el circuito, lo que produce una fuerza electromotriz (FEM). El valor de esta FEM depende de las propiedades de los metales utilizados y de la diferencia de temperatura entre la unión caliente y una unión de referencia, a menudo denominada «unión fría».
Los metales utilizados en los termopares son de calidad uniforme, lo que significa que el dispositivo puede soportar diferentes gradientes de temperatura a lo largo de su longitud sin alterar el CEM. Esto significa que el termopar puede medir temperaturas con precisión, incluso en condiciones variables.
Los dispositivos de medición, como las pantallas digitales, los controladores lógicos programables y los controladores de temperatura, están diseñados para aceptar termopares directamente. Gestionan automáticamente la compensación de la unión fría, esencial para obtener lecturas precisas.
Las aleaciones utilizadas para fabricar termopares suelen estar disponibles en forma de alambre, lo que facilita su fabricación y manipulación.
Para elegir el termopar más adecuado para su aplicación, es esencial :
Conocimiento de los materiales
Saber cómo funciona
Control de los intervalos de temperatura
Conocer los distintos tipos de sonda
Comprender el montaje y el cableado
Tener en cuenta la resistencia de aislamiento
Cada tipo de sonda termopar presenta características de salida específicas (tensión) y requiere una calibración adecuada, así como un equipo de medición adecuado, para garantizar lecturas precisas y fiables.
Los termopares ofrecen una serie de ventajas que los hacen indispensables en muchas aplicaciones industriales y científicas.
Coste reducido
Resistencia y estabilidad a altas temperaturas
Dimensiones reducidas y muchos diámetros posibles
Colocación del punto caliente
Tiempos de respuesta muy cortos
Buena resistencia a las vibraciones
Sopesando estas ventajas e inconvenientes, es posible determinar si los termopares son adecuados para una aplicación concreta. Para entornos en los que se requiere una medición de temperatura rápida y fiable a bajo coste, los termopares suelen ser la solución ideal.
El montaje y el cableado de una sonda termopar son pasos fundamentales para garantizar mediciones de temperatura precisas y fiables. A continuación se indican los pasos y las consideraciones clave:
Los termopares suelen estar expuestos a entornos difíciles sometidos a interferencias eléctricas, electromagnéticas y de otro tipo. Para compensar las perturbaciones en la medición de la temperatura causadas por estos parásitos, los termopares con revestimiento metálico llevan una resistencia de aislamiento entre los hilos y el protector.
Esta resistencia de aislamiento, rigurosamente comprobada en fábrica, se sitúa entre 1000 y 5000 MW como mínimo a 100 a 500 Vcc, en función del diámetro del termopar y a temperatura ambiente. Estas especificaciones son válidas para un termopar de menos de 1 metro de longitud, de conformidad con las normas vigentes.
Es importante señalar que estos valores de resistencia disminuyen cuando el termopar se somete a altas temperaturas, hasta llegar a ser casi nulos a temperaturas muy elevadas. Por tanto, el aislamiento eficaz de los termopares es crucial para garantizar mediciones precisas y fiables, sobre todo en condiciones de temperaturas extremas y entornos perturbados.
Por eso siempre hay que dar preferencia a los instrumentos de medición con separación galvánica entre entrada y salida, o entre entrada, salida y alimentación.
Un termopar es un sensor de temperatura formado por dos hilos de metales diferentes soldados en un extremo, denominado unión caliente. Cuando esta unión se expone a una temperatura, genera una tensión eléctrica proporcional a esa temperatura debido al efecto Seebeck.
Los principales tipos de termopares son :
Un termopar funciona midiendo la diferencia de potencial eléctrico entre la unión caliente y una unión de referencia, a menudo mantenida a una temperatura conocida. La tensión producida se convierte en una medida de temperatura mediante tablas de calibración.
La unión fría se refiere a la unión de referencia de un termopar, donde los hilos están soldados a terminales metálicos. La compensación de la unión fría es una técnica utilizada para compensar las variaciones de temperatura en esta unión y garantizar mediciones precisas.
La elección del termopar depende de varios factores:
Los termopares se fabrican a partir de diversas combinaciones de metales y aleaciones, como :
El efecto Seebeck es el fenómeno por el cual una diferencia de temperatura entre dos materiales diferentes genera una tensión eléctrica. Este efecto es la base de los termopares.
La calibración de un termopar consiste en comparar sus mediciones con las de un patrón conocido a diferentes temperaturas y ajustar las lecturas en consecuencia para garantizar la precisión.
Los termopares se utilizan en numerosos sectores y aplicaciones, como :
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