En 1821, un físico alemán llamado Seeback descubrió el efecto termoeléctrico, que constituye la base de la física moderna. par termoeléctrico Tecnología. Observó que una corriente eléctrica fluye en un circuito cerrado de dos metales diferentes si sus dos uniones están a diferentes temperaturas. El voltaje termoeléctrico producido depende de los metales utilizados y de la relación de temperatura entre las uniones. Si existe la misma temperatura en ambas uniones, el voltaje producido en cada unión se cancela y no fluye corriente en el circuito. Con diferentes temperaturas en cada unión, se producen diferentes voltajes y fluye corriente en el circuito. Por lo tanto, un termopar solo puede medir las diferencias de temperatura entre las dos uniones.
Es importante designar cada unión para fines prácticos. La unión de medición (a menudo denominada «unión caliente») es la que se expone a la temperatura medida. La unión de referencia es la otra unión que se mantiene a una temperatura conocida; a menudo denominada «unión fría». El término «termopar» se refiere al sistema completo para producir voltajes térmicos y generalmente implica un conjunto real (es decir, un dispositivo envainado con cables de extensión o bloques de terminales).
Los dos conductores y la unión de medición asociada constituyen un termoelemento y los conductores individuales se identifican como pata positiva o negativa.
Los avances en los aspectos teóricos de la termoelectricidad, bajo la influencia de la física del estado sólido, han dado lugar a una explicación bastante diferente de la actividad del termopar. Esta consiste en que la tensión termoeléctrica se genera en los cables del termopar únicamente en el gradiente de temperatura existente entre las uniones "caliente" y "fría", y no en las uniones mismas. Si bien esta es una diferencia conceptual fundamental con respecto a la teoría establecida, el uso actual del termopar suele ser satisfactorio en la práctica. Sin embargo, esta explicación del comportamiento del termopar debe tenerse en cuenta al calibrar el sensor o, incluso, al utilizarlo para termometría de alta precisión.
Las tensiones termoeléctricas son muy pequeñas y, en el mejor de los casos, alcanzan unas pocas decenas de microvoltios por grado centígrado. Por consiguiente, los termopares se utilizan principalmente a temperaturas elevadas, por ejemplo, superiores a 100 °C, y a temperaturas bajas, inferiores a -50 °C; sin embargo, con un instrumento de medición adecuado, pueden utilizarse a cualquier valor dentro de su rango operativo. En algunas aplicaciones, la unión de referencia puede mantenerse a una temperatura distinta de 0 °C, por ejemplo, en gas líquido o en un recinto calefaccionado; en cualquier caso, la "salida" medida corresponderá a la diferencia de temperatura entre dos uniones.
Nota:El termopar siempre se forma al conectar dos metales. Por ejemplo, cuando los conductores del elemento termo se unen a cables o terminales de cobre, se pueden generar tensiones térmicas en la transición. En este caso, la segunda unión se puede considerar ubicada en el punto de conexión (suponiendo que ambas conexiones son térmicamente comunes). Si se conoce la temperatura de este punto de conexión (temperatura terminal), se puede calcular la temperatura en la unión de medición. La tensión térmica resultante de la temperatura terminal se suma a la tensión medida, y su suma corresponde a la tensión térmica con una referencia de 0 °C.
Si la unión de medición está a 300 °C y la temperatura del terminal es de 25 °C, la tensión térmica medida para el termoelemento tipo K (níquel-cromo vs. níquel-aluminio) es de 11,18 mV. Esto corresponde a una diferencia de temperatura de 275 °C. Por lo tanto, una corrección positiva de 25 °C refiere la temperatura a la referencia de 0 °C; por lo tanto, se indican 300 °C. Los puntos importantes a tener en cuenta en esta etapa son cuatro. En primer lugar, los termopares solo generan una salida en las regiones donde existe el gradiente de temperatura, no más allá. En segundo lugar, la precisión y la estabilidad solo pueden garantizarse si las características termoeléctricas de los conductores del termopar son uniformes en toda su longitud. En tercer lugar, solo un circuito que comprende materiales diferentes en un gradiente de temperatura genera una salida. Y, en cuarto lugar, aunque los efectos termoeléctricos se observan en las uniones, no se deben a ninguna
Terminación del termopar:
Un termopar práctico, ya sea industrial o de laboratorio, consta de una sola unión (de medición); la referencia siempre es la temperatura del terminal. Si la temperatura del terminal no está controlada ni es estable, se requieren procedimientos para abordar la situación. Las posibles medidas son: a) Medir la temperatura del terminal con precisión y compensarla adecuadamente al calcular el valor medido. b) Ubicar los terminales en una carcasa con control térmico. c) No terminar en cable de cobre, sino usar cable de termopar de compensación o real para extender la terminación del sensor hasta la instrumentación asociada (el cable de compensación usa aleaciones de bajo costo, que tienen propiedades termoeléctricas similares a las del termoelemento real). Sobre esta base, no hay voltaje térmico en la terminación del termopar. La transición a cobre ocurre solo en los terminales del instrumento, donde este puede medir la temperatura ambiente; la unión de referencia puede entonces compensarse electrónicamente.
Nota: Es fundamental utilizar únicamente cables de compensación o de extensión específicos (que tengan las propiedades termoeléctricas correctas) adecuados para el termopar; de lo contrario, se forma un termopar adicional en el punto de conexión. La unión de referencia se forma donde el cable de compensación o de extensión se conecta a un material diferente. El cable utilizado no debe extenderse con cobre ni con un cable de compensación de otro tipo.
d) Utilizar un transmisor de temperatura en el punto de terminación. Esto permite acercar la instrumentación al sensor, donde se pueden utilizar técnicas de unión de referencia electrónica. Sin embargo, esta técnica es conveniente y se utiliza a menudo en planta; el transmisor produce una señal amplificada y corregida, que puede enviarse a instrumentos remotos mediante un cable de cobre de cualquier longitud.
Unión de medición de termopar envainada
Para proteger los elementos térmicos se utilizan muchos materiales de revestimiento alternativos y en un capítulo aparte se indican algunos ejemplos.
Además, normalmente se ofrecen tres configuraciones de punta alternativas.
- Se recomienda una unión expuesta para medir la temperatura de gases no corrosivos estáticos o de seguimiento cuando se requiere la máxima sensibilidad y una respuesta rápida. En este tipo de medición, los cables no están protegidos y el tiempo de respuesta es muy rápido.
- Una unión sin conexión a tierra (aislada) es más adecuada para medios corrosivos, aunque la respuesta térmica es más lenta debido al espacio de aire entre la unión y la cubierta exterior. Este tipo de construcción proporciona la mejor protección a los cables del termopar y está aislada electrónicamente. En algunas aplicaciones donde se conecta más de un termopar a la instrumentación asociada, el aislamiento puede ser esencial para evitar la aparición de señales falsas en los circuitos de medición.
- Una unión con puesta a tierra también es adecuada para medios corrosivos y aplicaciones de alta presión. Ofrece una respuesta más rápida que la unión aislada y la protección que no ofrece la unión expuesta.
Formación de la unión caliente
Para formar la unión caliente, se debe adoptar un método adecuado para lograr un buen contacto eléctrico entre los cables del termopar. A bajas temperaturas, donde generalmente se utilizan pares de cobre/cobre-níquel, se puede optar por soldadura blanda o de plata.
Para el cromo/alumal y otras combinaciones, destinadas a mediciones de alta temperatura, la soldadura es el único método para lograr una unión adecuada. Para este fin, se utiliza principalmente la soldadura oxiacetilénica, pero la soldadura por arco también ofrece buenos resultados.
Soldadura oxiacetilénica y de gas
Los extremos del alambre deben limpiarse mediante limado o rectificado y trenzarse con dos o tres vueltas, como se muestra en la imagen. Este procedimiento proporciona un buen contacto durante la soldadura y evita cualquier tensión en la unión soldada. Los alambres se sujetan verticalmente en un tornillo de banco y la llama se coloca hacia abajo sobre los alambres trenzados para soldarlos. Una pequeña gota que fusiona el alambre en el extremo trenzado forma una buena soldadura. El tamaño de la llama de gas debe ajustarse según el diámetro del alambre y es necesario utilizar una llama neutra o reductora. Se debe evitar el sobrecalentamiento, ya que puede causar amargura en los alambres.
Con experiencia, se puede lograr una soldadura satisfactoria sin fundente, pero si surge alguna dificultad, se puede usar bórax. Recuerde que debe eliminarse completamente del metal después de que la soldadura se haya enfriado. Volver a soldar es difícil. Si la soldadura es deficiente, suele ser necesario cortar los alambres y comenzar una nueva.
Los alambres se limpian y se retuercen como en la soldadura a gas, y luego se sujetan en un tornillo de banco conectado a una rama positiva de una fuente de CC. Un electrodo de carbono, como rama negativa, se aplica a los alambres retorcidos lo justo para crear un arco y soldarlos en el extremo.
El voltaje requerido depende del diámetro del alambre, pero para un diámetro de 3,2 mm se requiere un voltaje de aproximadamente 40 V. Este tipo de soldadura no requiere fundente.
Cuando un electrodo de tungsteno reemplaza al electrodo de carbono, se obtiene una soldadura TIG (gas inerte de tungsteno), muy común también para soldar materiales de termopar. En este caso, se aplica una corriente de gas inerte sobre la unión soldada para brindar protección total contra la contaminación del aire.
Soldadura por capacidad de descarga
Este método de soldadura se utiliza para alambres de diámetro pequeño (hasta 0,8 mm). Los extremos del elemento térmico deben limpiarse con papel de lija y los alambres se mantienen en contacto.
TIPOS DE CONSTRUCCIÓN DE TERMOPAR:
Existen dos tipos de construcción de termopar que son los más utilizados.
Termopares con aislamiento mineral (MI) y termopares sin MI
Termopares con aislamiento mineral:
Los termopares con aislamiento mineral consisten en un cable termopar incrustado en un denso aislante de polvo de óxido refractario, todo ello envuelto en una funda metálica embutida sin costuras (generalmente de acero inoxidable). El termoelemento, el aislamiento y la funda se combinan en un cable flexible, disponible en diferentes diámetros, generalmente de 0,75 mm a 8 mm. En un extremo, los núcleos y la funda están soldados desde una unión "caliente". En el otro extremo, el termopar se conecta a una "transición" de cables de extensión, un cabezal de conexión o un conector.
Las ventajas del termopar con aislamiento mineral son:
- Pequeñas dimensiones y gran flexibilidad, que permiten la medición de temperatura en lugares con difícil accesibilidad.
- Buena resistencia mecánica
- Protección de los cables del termoelemento contra oxidación, corrosión y contaminación.
- Respuesta térmica rápida
Los óxidos minerales utilizados para el aislamiento son altamente higroscópicos, por lo que los cables con extremos abiertos deben sellarse eficazmente (generalmente con resinas epoxi) para evitar la absorción de humedad. Un termopar con aislamiento mineral cuidadosamente preparado normalmente tendrá una alta resistencia de aislamiento (varios cientos de megaohmios).
Termopares no Mi
En los termopares no MI, los cables se aíslan con perlas de cerámica o, tras el aislamiento cerámico, se cubren con una funda metálica (normalmente de acero inoxidable) y se proporciona algún tipo de terminación (por ejemplo, un cable de extensión, un cabezal de conexión o un conector). En este tipo de construcción, los cables del termopar están protegidos del entorno de medición mediante una funda protectora. El material de la funda depende del entorno de medición; normalmente se utiliza acero inoxidable. La selección de la funda varía según el entorno corrosivo. Esta construcción no ofrece flexibilidad y no se encuentra en tamaños pequeños. No presenta una buena resistencia mecánica. En la construcción no MI, la funda puede ser de cerámica o metal, según corresponda. Se forman todo tipo de uniones, expuestas, conectadas a tierra y sin conexión a tierra, tanto en la construcción MI como en la no MI.
Tipos de termopar:
Se han utilizado numerosas combinaciones de materiales para producir termopares aceptables, cada uno con su propio espectro de aplicación. Sin embargo, la intercambiabilidad y la rentabilidad de la producción en masa han propiciado la estandarización, con unos pocos tipos específicos disponibles que cubren la gran mayoría de las aplicaciones ambientales y de temperatura. Estos termopares se fabrican para ajustarse a una relación fem/temperatura especificada en forma de valores tabulados de fem resueltos normalmente a 1 mV frente a la temperatura en intervalos de 1 °C, y viceversa. A nivel internacional, estas tablas de referencia se publican como IEC 584 1, 2 y 4, basadas en la Escala Práctica Internacional de Temperatura ITS-90. Cabe destacar, sin embargo, que las normas no abordan la construcción ni el aislamiento de los propios cables ni otros criterios de rendimiento. Dada la diversidad existente, se deben utilizar las normas de los fabricantes a este respecto.
La norma abarca los ocho termopares especificados y más utilizados, haciendo referencia a su designación de tipo con caracteres alfabéticos, reconocida internacionalmente, y proporcionando las tablas de referencia completas para cada uno. Estos tipos de termopares se pueden subdividir en dos grupos: metales base y metales nobles (raros).
En este punto, conviene analizar cada uno por separado, evaluando su valor, sus propiedades y su alcance de aplicación. Tenga en cuenta que siempre se hace referencia primero al elemento positivo. Cabe destacar también que, especialmente para los termopares de metal base, la temperatura máxima de funcionamiento especificada no es la única medida. En la práctica, debe estar relacionada con el diámetro del cable, así como con el entorno previsto y los requisitos de vida útil del termopar.
Termopares de metal base -200 °C hasta 1200 °C Estos termopares utilizan metales base
Termopares tipo K (Ni-Cr/Ni-Al):
Termopar tipo K Fue desarrollado originalmente por el Sr. AL Marsh de Hoskins Co., EE. UU., en 1906 y, desde entonces, ha experimentado numerosas mejoras. Presenta características EMF lineales con una sensibilidad de 41 V/°C y se utiliza ampliamente como termopar industrial con alta fiabilidad gracias a su versatilidad. Puede utilizarse en atmósferas oxidantes o inertes a temperaturas de hasta 1250 °C.
El termopar tipo K puede utilizarse en atmósferas de hidrógeno o amoníaco craqueado si el punto de rocío es inferior a -42 °C. Sin embargo, no debe utilizarse en atmósferas corrosivas sulfurosas o de "podredumbre verde" reductoras o de oxidación alterna, a menos que cuente con la protección adecuada.
La "podredumbre verde" se puede minimizar aumentando el suministro de oxígeno mediante el uso de un tubo de protección de gran diámetro o uno ventilado. También se puede minimizar insertando un "captador" para absorber el oxígeno en un tubo de protección sellado. Si bien el tipo K se usa ampliamente debido a su alcance y bajo costo, no es tan estable como otros sensores de metales base de uso común. A temperaturas entre 250 °C y 600 °C, y especialmente entre 300 °C y 550 °C, la histéresis de los ciclos de temperatura puede generar errores de varios grados. Si bien el tipo K es popular para aplicaciones nucleares debido a su relativa resistencia a la radiación, el tipo N es ahora una opción mucho mejor.
Termopar tipo J (hierro/constantán):
El termopar tipo J presenta la segunda mayor resistencia electromagnética (EMF) y se reconoce como más estable que el tipo K. Por lo tanto, es más adecuado para mediciones precisas con una sensibilidad de 55 V/°C y se recomienda para su uso en atmósferas reductoras, inertes, oxidantes o de vacío hasta 750 °C. Gracias a su precio comparativamente más económico, el tipo J se ha aceptado con facilidad en diversas aplicaciones. Sin embargo, no debe utilizarse en atmósferas sulfurosas superiores a 538 °C debido a la formación de sulfuros que fragilizan los conductores. El elemento de hierro suele oxidarse en entornos de alta humedad, por lo que el tipo J es menos recomendable que el tipo T para mediciones a baja temperatura.
Termopar tipo E (Ni-Cr/Constantán):
El termopar tipo E tiene las características EMF más altas con una sensibilidad de 68 V/°C entre los termopares industriales, lo que permite la mejor resolución al cambio de temperatura.
Desde su adopción por ANSI en 1964 y JIS en 1974, el termopar tipo E ha satisfecho las crecientes demandas y se ha utilizado ampliamente incluso en centrales térmicas y nucleares de gran escala. Puede utilizarse hasta 750 °C de forma continua. Para su uso práctico, se requieren precauciones similares a las del tipo K. También es necesario prestar especial atención a la selección del indicador que se conectará, ya que el termopar tipo E presenta la mayor resistividad entre los termopares de metal base.
Termopar tipo N (Nicorsil/Nisil):
Este nuevo termopar, que es una combinación de 84%Ni-14.2%Cr-1.14%Si vs. 95.5%Ni-4.4%Si-0.1%Mg, fue desarrollado inicialmente por el Laboratorio de Investigación de Materiales del Departamento de Defensa de Australia. NIST (anteriormente NBS), ASTM y otras organizaciones de investigación han llevado a cabo investigaciones y evaluaciones exhaustivas para estandarizar y establecer la tabla EMF actual. El termopar tipo N exhibe una estabilidad a largo plazo y una resistencia a la oxidación superiores a las del tipo K cuando se usa a altas temperaturas que van de 600 a 1250 °C. En virtud del ajuste fino del contenido de cromo con adiciones de Si y Mg, tiene un menor cambio EMF en la región de "ordenamiento de corto alcance" y también es resistente a la corrosión por "podredumbre verde". En comparación con el tipo K, se informa que la tasa de deriva EMF es la mitad o un tercio en el rango de 1000 °C y la sensibilidad es de 39 V/°C, por lo que se recomienda su uso en una atmósfera oxidante continua de 1000-1200 °C.
Termopar tipo T (cobre/constantán):
El cobre-constantán, su nombre original, se ha consolidado en la medición de temperatura de laboratorio en el rango de 250 °C a 400 °C, aunque por encima de este rango el cobre se oxida rápidamente. La repetibilidad es excelente en el rango de -200 °C a 200 °C (±0,1 °C).
El termopar tipo T presenta buena resistencia a la corrosión en atmósferas húmedas y es adecuado para mediciones de temperaturas bajo cero. Puede utilizarse en vacío y en atmósferas oxidantes, reductoras o inertes de hasta 400 °C. A temperaturas superiores, es susceptible a la rápida oxidación por vapor de agua. Gracias a sus características EMF estables y precisas, el tipo T se utiliza ampliamente en laboratorios, pero la curva EMF/temperatura es bastante no lineal, especialmente alrededor de 0 °C, y su sensibilidad es de 42 V/°C. El tipo T es el primer termopar para el que se ha establecido una tolerancia en el rango de temperaturas bajo cero. Debido a la alta conductividad térmica de los conductores, se debe tener cuidado para eliminar el error de conducción térmica que suele producirse en unidades de termopar tipo T de vástago corto.
Termopares de metales nobles
De 0 °C a 1600 °C. Estos termopares utilizan metales nobles (platino-rodio).
2.1 Termopar tipo S (Pt-10%Rh/Pt):
El termopar tipo S es el primer termopar histórico, desarrollado originalmente por Le Chatelier en 1886. Este termopar puede utilizarse en atmósferas oxidantes o inertes de forma continua a temperaturas de hasta 1600 °C y, durante breves periodos, a 1700 °C. Para trabajos a alta temperatura, se utilizan aislantes y vainas de alúmina recristalizada de alta pureza. De hecho, en todas las aplicaciones, salvo en las más limpias, el dispositivo necesita protección mediante una vaina impermeable, ya que pequeñas cantidades de vapor metálico pueden deteriorarlo y reducir la fuerza electromotriz generada.
El uso continuo a altas temperaturas también causa degradación, y existe la posibilidad de difusión de rodio al conductor de platino puro, lo que a su vez reduce la salida. La sensibilidad se encuentra entre 6 y 12 V/°C.
2.2 Termopar tipo R (Pt-10%Rh/Pt):
El termopar tipo R posee propiedades mecánicas superiores al tipo S y se recomienda para uso continuo en atmósferas oxidantes e inertes a temperaturas de hasta 1400 °C e intermitentemente hasta 1600 °C. Sin embargo, no debe utilizarse en atmósferas de vacío, reductoras o de vapor metálico a menos que esté debidamente protegido con aislantes y tubos de protección de alúmina limpia de alta pureza (>99,51 TP3T). Este termopar ofrece la ventaja de una salida ligeramente superior y una estabilidad mejorada. Entre los termopares de metales preciosos, el tipo R es el más utilizado y se prefiere al tipo S, aunque sus aplicaciones son prácticamente idénticas. La sensibilidad del tipo R se encuentra entre 6 y 14 V/°C.
2.3 Termopar tipo B (Pt-30% Rh/Pt-6%Rh):
El termopar tipo B tiene un punto de fusión y una resistencia mecánica más altos que otros termopares de Pt/Rh debido a su mayor contenido de rodio en ambas patillas. Puede utilizarse de forma continua en atmósferas oxidantes y neutras hasta 1600 °C y de forma intermitente hasta 1700 °C. Incluso en atmósferas reductoras, puede utilizarse durante un periodo bastante más largo que otros termopares de Pt/Rh, aunque no suele recomendarse.
El termopar tipo B se recomienda especialmente para aplicaciones que requieren mediciones precisas y durabilidad a altas temperaturas. Este termopar presenta una FEM muy baja hasta 100 °C, por lo que, para aplicaciones menos críticas, se pueden utilizar cables de cobre como cable de compensación. Una ventaja práctica interesante es que, dado que la salida es insignificante en el rango de 0 °C a 50 °C, normalmente no se requiere compensación de unión fría. Los termopares de metales preciosos suelen ser sensibles a los contaminantes y se corroen fácilmente a temperaturas elevadas. Es fundamental mantener limpio el cable del termopar y utilizar aisladores y tubos de protección de alúmina de alta pureza (>99,51 TP3T) sin polvo.
Además, existen tipos de termopares especializados, que no se describen aquí; estos incluyen los tipos de tungsteno-renio, Pallaplat, níquel-molibdeno y otras aleaciones de platino-rodio.
Combinación de termopares estandarizados
Tolerancias en la lectura de temperatura:
Tolerancia: Indica el valor máximo admisible obtenido al restar la lectura de temperatura o la temperatura en la unión caliente de la temperatura estándar convertida a partir de la tabla de FEM de temperatura aplicable. JIS C1602-1995 IEC 584-2-1982 (Enmienda 1-1989) BS/EN 60584-2-1993 DIN/IEC 584-2-1992
Temperatura máxima de funcionamiento
El límite de temperatura de funcionamiento se refiere a la temperatura máxima a la que el termopar puede utilizarse continuamente en el aire. El límite máximo se refiere a la temperatura máxima a la que el termopar puede utilizarse temporalmente por un corto periodo de tiempo debido a circunstancias inevitables. Este gráfico se ofrece solo como guía y no constituye una garantía.
Los principales factores que afectan la vida útil de un termopar son:
- Temperatura: La vida útil del termopar disminuye aproximadamente en 50% cuando se produce un aumento de 50 °C.
- Diámetro: Al duplicar el diámetro del alambre la vida aumenta de 2 a 3 veces.
- Ciclado térmico: cuando los termopares se exponen a ciclos térmicos desde temperatura ambiente hasta más de 500 °C, su vida útil disminuye en aproximadamente 50% en comparación con un par utilizado continuamente a la misma temperatura.
- Protección: Cuando los termopares están cubiertos por una funda protectora y colocados en aisladores cerámicos, su vida útil se prolonga considerablemente.
Precisión y respuesta:
Medición de termopar de alta precisión
Con una tolerancia de termopar estimada en, por ejemplo, ±2,5 °C, más otras variaciones, parecería que no se justifica la medición de alta precisión con termopares, por ejemplo, en investigación y alta tecnología industrial. La clave de la precisión en este campo reside en la cuidadosa selección del método y el material, así como en el tratamiento térmico y la calibración de los termopares. Si bien las condiciones de aplicación pueden alterar las técnicas, se recomienda considerar los siguientes factores.
- Obtener termopares con uniones de medición aisladas.
- Especifique “mismo metal” para instalaciones grandes, preferiblemente con tolerancia estrecha.
- La unión de referencia del termopar debe monitorearse en una unidad de referencia con una precisión de +0,1 °C o mejor.
- Se debe tener mucho cuidado al hacer funcionar los circuitos del termopar contra “captación”, etc., con el mínimo número de uniones en el cableado.
- Trate térmicamente el termopar hasta alcanzar su condición más estable.
- Calibrar termopares.
Tiempos de respuesta del termopar
El tiempo de respuesta de un termopar se define generalmente como el tiempo que tarda la tensión térmica (salida) en alcanzar el valor máximo de 63% para la temperatura de cambio de paso en cuestión. Depende de varios parámetros, como la dimensión del termopar, su construcción, la configuración de la punta y la naturaleza del medio en el que se ubica el sensor. Si el termopar se sumerge en un medio con alta capacidad térmica y la transferencia de calor es rápida, el tiempo de respuesta efectivo será prácticamente el mismo que el del propio termopar (tiempo de respuesta intrínseco). Sin embargo, si las propiedades térmicas del medio son deficientes (por ejemplo, aire en calma), el tiempo de respuesta puede ser cien veces mayor.
- Los valores mostrados son para una funda de extremo cerrado.
- Para las uniones de medición expuestas, divida los valores mostrados por 10.
- Los termopares con unión conectada a tierra muestran tiempos de respuesta entre 20 y 30% más rápidos que los de unión aislada.
- Los termopares sin vaina de calibre fino ofrecen una excelente sensibilidad. Con diámetros de conductor de entre 0,025 mm y 0,81 mm, se pueden lograr tiempos de respuesta de entre 0,05 y 0,40 segundos.
Duración de la inmersión
Los conjuntos de termopares son dispositivos de detección de punta, lo que los hace adecuados tanto para aplicaciones de superficie como de inmersión, según su construcción. Sin embargo, el tipo de inmersión debe utilizarse con precaución para evitar errores debidos a la conducción de vapor; esto implica el flujo de calor hacia o desde la vaina y hacia el proceso, lo que puede resultar en una lectura alta o baja, respectivamente. Una regla general es sumergir en el medio hasta un mínimo de cuatro veces el diámetro exterior de la vaina; no se aplican datos cuantitativos, pero se debe tener cuidado para obtener resultados significativos.
La profundidad de inmersión ideal se puede lograr en la práctica moviendo la sonda dentro o fuera del medio de proceso de manera incremental;
Con cada ajuste, no se observa ningún cambio aparente en la temperatura indicada. La profundidad correcta no produce cambios en la temperatura indicada.
Medición de temperatura de superficie
Aunque los conjuntos de termopares son principalmente dispositivos de detección de punta, el uso de tubos de protección hace que la detección de superficies sea poco práctica. Físicamente, la sonda no es adecuada para la presentación de superficies y la conducción de vapor causaría errores de lectura. Para que un termopar se utilice de forma fiable para la detección de superficies, debe tener una unión soldada expuesta con una masa térmica muy pequeña o estar alojado en una estructura que permita un contacto real con la superficie durante su fijación. La ubicación de un termopar en una superficie se puede lograr de diversas maneras, incluyendo el uso de una guía adhesiva, una arandela y un perno, un imán para metales ferrosos y abrazaderas para tuberías.
Ventajas del termopar
El termopar industrial, en comparación con otros termómetros, tiene las siguientes características:
- Respuesta rápida y medición de temperatura estable por contacto directo con el objeto de medición.
- Si se selecciona correctamente un termopar de calidad, se puede medir un amplio rango de temperaturas.
- Se puede medir la temperatura de un punto específico o de un espacio pequeño.
- Dado que la temperatura se detecta mediante el EMF generado, la medición, el ajuste, la amplificación, el control, la conversión y otros procesos de datos son fáciles.
- Menos costoso y mejor intercambiabilidad en comparación con otros sensores de temperatura.
- El más versátil y seguro para entornos de medición, si se utiliza un tubo de protección adecuado.
- Construcción robusta y fácil instalación.
