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Termopares, sondas y sensores de termopar

¿Qué es un sensor termopar?
Un termopar es un sensor para medir la temperatura. Se compone de dos metales diferentes, unidos en un extremo. Cuando la unión de los dos metales se calienta o enfría, se produce una tensión que es proporcional a la temperatura. Las aleaciones de termopares están comúnmente disponibles como alambre.

¿Cuáles son los diferentes tipos de termopares?
Los termopares están disponibles en diferentes combinaciones de metales o calibraciones para adaptarse a diferentes aplicaciones. Los tres más comunes son las calibraciones K, T y J, de los cuales el tipo K es el más popular debido a su amplio rango de temperaturas y bajo costo. El tipo K tiene un conductor positivo de níquel-cromo y un conductor negativo de níquel-aluminio. Existen calibraciones de alta temperatura R, S, B, G, C y D, que ofrecen un rendimiento de hasta 2320 ° C. Estos 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 de trabajo diferente. Aunque la calibración del termopar dicta la gama de temperaturas, el alcance máximo también está limitado por el diámetro del cable del termopar. Es decir, puede ser que un termopar muy delgado no logre alcanzar el rango de temperatura deseado. Nuestra Guía de temperaturas máximas para termopares muestra las temperaturas máximas para cada tipo de termopar y diámetro de alambre. Esta guía también proporciona los límites superiores de temperatura para sondas de termopar con aislamiento mineral en diámetros comunes de vaina.

¿Cómo elegir un tipo de termopar?
Debido a que los termopares miden en rangos de temperatura muy amplios y son relativamente resistentes, los termopares se utilizan muy a menudo en la industria. Los siguientes criterios son utilizados en la selección de un termopar:
  • Rango de temperatura
  • La resistencia química del termopar o material de vaina
  • Resistencia de abrasión y vibración
  • Requisitos de instalación (es posible que tengan que ser compatibles con equipos existentes; los agujeros existentes pueden determinar el diámetro de la sonda)

¿Cómo saber qué tipo de conexiones debo elegir?
Las sondas termopares enfundadas están disponibles con uno de los tres tipos de conexión: conexión a tierra, aislada o expuesta (véase el gráfico abajo: "Tipos de puntas para termopares"). En la punta de una sonda de unión a tierra, los cables de termopares están físicamente unidos en el interior de la pared de la sonda. Esto da como resultado una buena transferencia de calor desde el exterior, a través de la pared de la sonda a la unión del termopar. En una sonda aislada, la unión del termopar está separada y aislada de la pared de la sonda. El tiempo de respuesta es más lento que el estilo de tierra, pero el aislamiento proporciona un aislamiento eléctrico (véase el cuadro abajo).

Resistencia de aislamiento a temperatura ambiente
del Termopar con la unión aislada
Diámetro de vaina nominal Tensión cc mínima aplicada Resistencia de mínima aislamiento
Menos de 0,90 mm (0,03 pulg) 50V 100M Ohms
0,80-1,5mm (0,030 a 0,059 pulg) 50V 500M Ohms
Más de1,5mm (0,059 pulg) 500V 1000M Ohms

El termopar con estilo de unión expuesta, el cual sobresale de la punta de la vaina y se expone al medio ambiente circundante. Este tipo ofrece el mejor tiempo de respuesta, pero el uso está limitado a aplicaciones secas, no corrosivas y no presurizadas.

¿Cuál es el tiempo de respuesta?
Una constante de tiempo ha sido definida como el tiempo requerido por un sensor para llegar a 63,2% de un cambio de paso de la temperatura bajo un conjunto de condiciones determinadas. Cinco constantes de tiempo son necesarias para el sensor, con la finalidad de acercarse al 100% del valor de cambio gradual. Un termopar de unión expuesta tiene el tiempo de respuesta más rápido. Además, cuanto menor sea el diámetro de la vaina, más rápida será la respuesta, pero la temperatura máxima puede ser inferior. Tenga en cuenta, sin embargo, que a veces la vaina de la sonda no puede soportar el rango de temperatura del termopar.

Material Temperatura máxima Ambiente de la aplicación
Oxidación Hidrógeno Vacío Inerte
304 SS 898°C
(1650°F)
Muy bueno Bueno Muy bueno Muy bueno
Inconel 600 1148°C
(2100°F)
Muy bueno Bueno Muy bueno Muy bueno

Rangos y tolerancias de termopares
Las especificaciones de precisión y rangos de temperatura ANSI y IEC se publican en nuestra Guía de tolerancia para termopares de los tipos más comunes.

Los códigos de color de los cables y límites de error ( Códigos de color de los termopares )

Cuadros de referencia
Los termopares producen una salida de tensión que puede ser correlacionada con la temperatura que el termopar está midiendo. Los documentos en el cuadro siguiente proporcionan el voltaje termoeléctrico y la temperatura correspondiente a un tipo de termopar determinado. La mayoría de los documentos también proporcionan el intervalo de temperatura del termopar, los límites de error y las condiciones ambientales.

Haga clic en el siguiente enlace para ver el documento relacionado
° Termopar tipo K ° Termopar tipo R
° Termopar tipo T ° Termopar tipo S
° Termopar tipo J ° Termopar tipo B
° Termopar tipo N ° Termopar tipo C
° Termopar tipo E ° Tungsteno y tungsteno/renio
° Níquel-cromo c. oro-0,07 por ciento hierro atómico  

 



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