Los termopares son tipos muy comunes de sensores de temperatura en la industria. Son robustos, ofrecen una respuesta rápida y pueden medir altas temperaturas. El termopar es un sensor que entra en contacto con el entorno a medir, a diferencia del termómetro infrarrojo, por ejemplo. El sensor de temperatura del termopar se puede sumergir en un medio que puede ser líquido o gaseoso y conectarse a un registrador. Para comprender el método de medición térmica utilizado por el termopar, primero hay que observar su composición. Luego veremos cómo se deduce la temperatura a partir de la medida de una corriente eléctrica. Ciertas prácticas son imperativas para garantizar que la medición de la temperatura del termopar sea precisa.
La sonda termopar utiliza fuerza electromotriz
El sensor de temperatura del termopar contiene dos cables conductores de metal o aleación de metal. Estos cables están conectados en un extremo, es en esta unión donde se mide la temperatura. Generalmente se le conoce como soldadura en caliente. El otro extremo está conectado a la caja de medición de temperatura a través de lo que se llama soldadura o unión fría.
Cuando la soldadura caliente tiene un cambio de temperatura, se crea una corriente eléctrica débil. Esta fuerza electromotriz (o fem) es proporcional a la temperatura en grados Celsius del punto de medición. Las tablas de conversión de termopares se utilizan para establecer una correspondencia entre la corriente medida y la temperatura.
¿Cómo elegir los materiales que constituyen una sonda de termopar?
El rango de medición de temperatura de los sensores de termopar varía según los metales utilizados para su fabricación. Esta diferencia depende de la conductividad de las aleaciones que constituyen los hilos del par. Estas combinaciones de dos tipos de aleaciones se clasifican según lo que llamamos tipos de termopares.
Los cables de conexión generalmente se encuentran entre los cables del termopar y los dispositivos de medición, sin distorsionar los resultados. Esto es posible gracias a la ley de los metales intermedios. Según este principio, aunque un tercer conductor homogéneo integre un circuito, la fuerza electromotriz existente no tendrá ninguna modificación.
¿Cómo garantizar la precisión de la medición de temperatura del termopar?
Para utilizar correctamente un termopar, se debe prestar atención a dos elementos esenciales. Si la unión caliente es la parte de la sonda que parece más importante para la lectura de la temperatura, debes saber que el principio funciona sobre todo gracias a la diferencia entre las tensiones medibles en los dos extremos de los cables . Por tanto, es necesario realizar lo que se denomina compensación de unión fría. También es necesario garantizar la fiabilidad del sistema de medición realizando calibraciones en diferentes etapas de la vida útil de la sonda de temperatura.
Compensación de unión fría
La corriente eléctrica medida en realidad resulta de la diferencia de temperatura entre la unión caliente y la unión fría. Existen varios métodos para compensar la unión fría. Lo más confiable es mantener la unión fría a una temperatura de 0°C colocándola en un baño de agua helada. Aunque este método es fácilmente aplicable en un laboratorio, no es muy adecuado para un entorno industrial.
Un segundo método consiste en colocar la unión fría en un horno de calibración, que mantiene la unión a una temperatura conocida mediante un termostato. También es posible dejar la unión fría a temperatura ambiente y medir la temperatura en esta unión. Cuando se elige uno de estos dos últimos métodos, es necesario realizar un cálculo diferencial para deducir la temperatura de la unión caliente. De hecho, las tablas de conversión parten de una temperatura de 0°C. La medida de tensión obtenida se convierte luego a grados Celsius dependiendo del tipo de termopar en cuestión. Existen instrumentos de medida capaces de realizar directamente el cálculo de la compensación en base a parámetros personalizables.
Calibrar la sonda termopar
La calibración del termopar se realiza justo después de su fabricación, antes de su puesta a la venta. Hay otra calibración cada vez que cambia de asignación. También se recomienda calibrar una sonda de termopar tan pronto como se sospeche un mal funcionamiento.
Existen dos métodos principales de calibración para un sensor de termopar. Al realizar la calibración por comparación, la medición de temperatura del termopar se compara con la realizada por otra sonda de medición térmica. La técnica del punto fijo consiste en exponer la sonda del termopar a una temperatura precisa. Esta es 0,01°C, la temperatura que se obtiene cuando el agua se encuentra a partes iguales en sus tres formas.
Medición térmica en la industria
Cualquiera que sea el sector de actividad, muchos procesos industriales requieren el uso de un detector para medir la temperatura. El termopar es uno de los dispositivos más utilizados. Su tiempo de respuesta es corto, económico y puede medir altas temperaturas. Los sensores termistores también están muy presentes en la industria. Este tipo de sonda mide la temperatura en función de los cambios en la resistencia de los materiales. Por último, los termómetros de expansión de gas o líquido (aceite o glicerina) ofrecen una gran precisión. Sin embargo, su rango de medición es menor que el de un termopar o una sonda de resistencia.
Vaya más sobre termopares:
- Categoría de sondas de termopar
- ¿Cuáles son los diferentes tipos de termopares?
- Calibración de un termopar
- Tiempo de respuesta de termopares por tipo
- Curvas de termopar por tipo
- ¿Cómo probar un termopar?
- Rango de medición de termopares
- Tabla de conversión de termopar
- ¿Cómo funciona un termopar?
- Termopares
