En el campo de los instrumentos eléctricos de temperatura en la industria se utilizan principalmente dos grupos de sensores:
■ Sensores de termopar
■ Sensores RTD
■ Sensores de termistor
■ Sensores infrarrojos de temperatura
En este artículo os hablaremos de los termopares y sus tipos
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Los termopares son sensores que se utilizan para medir la temperatura. Los termopares son un sensor muy popular debido a su costo relativamente bajo, intercambiabilidad, amplio rango de medición y alta confiabilidad.
Los termopares se utilizan en una amplia variedad de industrias, desde la automatización de fábricas y el control de procesos hasta la industria automotriz, aeroespacial, militar, de generación de energía, de fabricación de metales, médica y otras.
Tienen tipos de enchufe estándar, por lo que son intercambiables y fáciles de recoger. En el extremo de medición del sensor, pueden ser tan simples como dos piezas de metal retorcidas o empaquetadas en una sonda resistente para su uso en entornos industriales hostiles.
A pesar de la popularidad de los termopares, su precisión no puede ser muy superior a 1 °C. Sin embargo, debido a sus muchas ventajas, siguen siendo el tipo de sensor más popular en la medición industrial.
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Un termopar es un sensor que se utiliza para medir la temperatura en varios procesos; consiste en dos cables de diferentes metales unidos en los extremos para formar dos conjuntos.
La unión caliente o de medición está conectada al objeto cuya temperatura se va a medir.
Una unión fría o unión de referencia está conectada a un objeto de temperatura conocida. Cuando la conexión de medición se coloca sobre algo caliente, se crea una diferencia de potencial o tensión entre esta y la conexión de referencia. Este voltaje se puede convertir a un valor de temperatura utilizando una tabla de referencia de termopar. Este proceso también se conoce como el efecto Seebeck.
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El tipo de termopar se refiere a la diferencia en la composición del cable que forma el sensor de temperatura.
Los termopares se fabrican uniendo dos cables, cada uno con una aleación diferente, lo que da como resultado un tipo diferente de termopar.
Los termopares están disponibles en varias combinaciones de metales o calibrados para adaptarse a diferentes aplicaciones. Las tres más comunes son las calibraciones J, K y T, siendo el termopar K el más popular debido a su amplio rango de temperatura y bajo costo. Los termopares tipo K tienen un conductor positivo de níquel-cromo y un conductor negativo de níquel-aluminio. Las versiones de alta temperatura R, S, B, G, C y D están disponibles para funcionar hasta 2320 °C. Están hechos de metales preciosos (platino/rodio y tungsteno/renio) y, por lo tanto, son relativamente caros.
Cada calibración tiene un rango de temperatura y un entorno operativo diferentes. Aunque la calibración del termopar determina el rango de temperatura, el rango máximo también está limitado por el diámetro del cable del termopar. Esto significa que es posible que los termopares muy delgados no alcancen el rango de temperatura deseado.
Los termopares indican claramente su composición elemental en letras mayúsculas, y cada uno de los siguientes subtítulos explorará los diferentes tipos de termopares de manera breve pero precisa.
El termopar tipo J es el tipo de termopar más utilizado debido a su amplio rango de medición y bajo costo.
Su composición consiste en los siguientes dos metales:
Elemento positivo: hierro
Elemento negativo: cobre Constantan® 55%, níquel 45%
Los termopares magnéticos son sensibles al elemento de hierro positivo. El código de color de termopar estándar ANSI identifica un termopar tipo J con aislamiento rojo parcial para el elemento negativo y aislamiento blanco para el elemento positivo.
Para el aislamiento común, la norma ANSI especifica dos colores.
El estándar ANSI define dos colores de aislamiento para una protección completa del termopar, el color negro representa el grado de error estándar y el revestimiento marrón es el llamado grado del termopar.
Los termopares tipo K son los sensores de instrumentos más utilizados en sistemas de alta temperatura.
Este tipo de aleación de termopar facilita medidas hasta 1250ºC con un calibre y material adecuado.
Los elementos que componen un termopar tipo K son:
Elemento positivo: Chromel®, níquel 90%, cromo 10%
Elemento negativo: Alumel®, 95 % níquel, 2 % manganeso, 2 % aluminio, 1 % silicio
El elemento positivo en un termopar tipo K es sensible a la influencia de un imán, por lo que Chromel® puede identificarse mediante pruebas de campo.
En el estándar de designación de color de termopar de EE. UU., el rojo representa Alumel® y el amarillo representa Chromel®. El aislamiento total del termopar, por otro lado, se muestra en amarillo para el cable de termopar de nivel extendido y en marrón para la clase de termopar.
Cable de termopar tipo K
La imagen de arriba muestra el cable de termopar tipo K a la derecha con malla codificada por color ANSI, por otro lado, la imagen de la derecha muestra el mismo cable de termopar pero con código de color IEC. Los colores ANSI también se pueden extrapolar a los pines de termopar, vea la imagen a continuación.
Estándar de conector de termopar ANSI
Consulte nuestra página de termopares tipo K para obtener más información sobre este sensor.
Los termopares tipo R y S son parte de un sensor de alta temperatura que está hecho principalmente de platino.
Los termopares tipo R tienen la siguiente composición:
Elemento positivo: platino 87%, rodio 13%
Elemento negativo: 100% platino
Para termopares tipo S, los elementos están diseñados de la siguiente manera:
Elemento positivo: platino 90%, rodio 10%
Elemento negativo: 100% platino
Ambos tipos de termopares forman parte del conocido sensor cerámico de platino. Los códigos de color ANSI son los mismos para ambos tipos: rojo para el terminal negativo y negro para el terminal positivo.
Los termopares tipo B de Papé están hechos de rodio platino – 30% o bien de rodio platino – 6%.
Se utilizan a temperaturas muy altas. Tiene el límite de temperatura más alto de todos los termopares.
Mantiene altos niveles de precisión y estabilidad a temperaturas muy altas.
El tipo B tiene una capacidad menor que los otros metales nobles (tipo R y tipo S) por debajo de 1112 F (600 C).
Los termopares se usan ampliamente en la industria porque miden en un rango de temperatura muy amplio y son relativamente robustos. Se utilizaron los siguientes criterios para seleccionar los termopares:
Requisitos de instalación (es posible que deba ser compatible con el equipo existente; los orificios existentes pueden determinar el diámetro de la sonda)
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La temperatura es la propiedad física que más se mide en el mundo, y los termopares son los sensores más populares para medir la temperatura. Como resultado, los termopares se utilizan en millones de aplicaciones en todas las industrias y sectores. Estos son sólo algunos de ellos:
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Útiles y Máquinas Industriales, S. A. es una empresa líder en la fabricación y comercialización de máquinas de termopares en el País Vasco
Estamos especializados en el diseño, fabricación y puesta en marcha de equipos, sistemas e instalaciones automatizadas tanto estándar como a medida en función de los requerimientos del cliente.
Desde 1939 venimos dotando de soluciones a las diferentes industrias. UMI concentra su actividad en las siguientes áreas de negocio: Ensayos no Destructivos (END), Ensayos de Materiales, Medición de Temperatura, Medición e Inspección de Revestimientos y Laboratorio de Calibración (adquiriendo acreditación ENAC en las siguientes áreas: fuerza, dureza, temperatura y presión).
La experiencia acumulada durante 80 años resolviendo los problemas que se han ido presentando, nos capacita para acometer proyectos especiales y todo ello, lo ponemos a disposición de nuestros clientes.
Queremos seguir siendo referentes en las máquinas innovadoras y precisas.
Tenemos soluciones para industrias como:
