Termopares – Termocuplas

Saludos controleras y controleros, en esta entrada vamos a aprender sobre los termopares (termocuplas), su principio de funcionamiento y su utilidad en la instrumentación, automatización y control de procesos industriales.

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¿Qué es una termocupla o termopar y para qué sirve?

Un termopar o termocupla es un sensor empleado para la medición de la variable temperatura . Su construcción se dá a través de dos tipos diferentes de metales, los cuales están unidos entre sí en un extremo.

El funcionamiento del termopar se da cuando la unión de los dos metales se calienta o se enfría, creando un voltaje muy pequeño en los terminales que se correlacionan con la temperatura de la union.

Una termocupla generalmente tiene un precio muy rentable además de ser un sensor de temperatura simple y robusto que se utiliza en una amplia gama de procesos de medición de temperatura.

El sensor termopar industrial se fabrica en una variedad de estilos, como sondas de termopar, sondas de termopar con conectores, sondas de termopar de unión de transición, termopares infrarrojos, termopar de cable desnudo o incluso solo el cable del termopar.

¿Dónde se utiliza el termopar?

Las termocuplas industriales se utilizan comúnmente en una amplia gama de aplicaciones como hornos, torres de destilación, calderas, etc. Debido a su amplia gama de modelos y especificaciones técnicas, es extremadamente importante comprender su estructura básica, funcionalidad y rangos para determinar mejor el tipo de termopar correcto y el material del termopar para una aplicación.

¿Cómo verificar el funcionamiento de termocuplas o termopares?

Debemos someter el termopar a una temperatura y inicialmente verificar en los terminales si es generado algún milivoltaje, sin embargo se vuelve interesante inicialmente conocer los efectos de conectar un voltimetro en los terminales de la termocupla.

Note que cuando dos alambres compuestos de metales diferentes se unen en ambos extremos y uno de los extremos se calienta, hay una corriente continua que fluye en el circuito termoeléctrico permitiendo leer ese potencial en sus terminales.

Sin embargo cuando conectamos cualquier tipo de instrumento eléctrico a los cables del termopar, inevitablemente producimos otra unión de metales diferentes, donde:

• La unión J1 es una unión de hierro y cobre, dos metales diferentes, que generarán un voltaje relacionado con la temperatura. Este puntos se conoce como unión caliente o de medición.
• La unión J2 es necesaria porque debemos conectar nuestro voltímetro con cable de cobre al cable de hierro, también es una unión de metales diferentes que también generará un voltaje relacionado con la temperatura.
• Observe además cómo la polaridad de la unión J2 se opone a la polaridad de la unión J1 (hierro = positivo; cobre = negativo). Este punto se conoce como unión fría.
• También existe una tercera unión (J3) entre los cables, pero no tiene importancia porque es una unión de dos metales idénticos que no genera un voltaje dependiente de la temperatura en absoluto.
• Solo cuando las dos uniones J1 y J2 estén a diferentes temperaturas, el voltímetro registrará algún voltaje.

Note que los termopares son conocidos como sensores de temperatura diferencial. Por lo tanto si el termopar está dañado, evidentemente este no va a entregar ningún voltaje en su salida al ser sometido a una temperatura en la junta de medición.

Tipo de Termopares o Termocuplas

Los termopares son clasificados como:

• Termopar Básico
• Termopar Noble
• Termopar Especial

Termopar Básico

Son los termopares más empleados a nivel industrial, donde los alambres que lo constituyen son relativamente de bajo costo y el proceso donde son instalados permiten un limite mayor de error en la medida.

• Termopar tipo T
• Termopar tipo J
• Termopar tipo E
• Termopar tipo K

Termopares Nobles

Reciben ese nombre porque están constituidos con platino.

Estos termopares exigen que hayan instrumentos receptores con alta sensibilidad debido a la baja potencia termoeléctrica.

Estos termopares poseen una altísima precisión, que viene dado por la homogeneidad y pureza de los dos metales del instrumento. Dentro de estas termocuplas tenemos:

• Termopar tipo S
• Termopar tipo R Termopar tipo B

Termopares Especiales

Empleados en aplicaciones donde los termopares básicos y nobles no consiguen atender las especificaciones y características del proceso.

Veamos algunos de ellos:

• Tungsteno – Rhenio: Este termopar se usa en altas temperaturas (hasta 2.300 ºC continuamente o hasta 2.750 ºC durante períodos cortos de tiempo).
• Iridio – Rhodio/Iridio: Se utiliza en tiempos cortos hasta 2.000 ºC.
• Oro – Hierro/Cromel: Se usan en temperaturas Criogénicas.

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Eso es todo por la entrada del dia de hoy, espero les haya gustado y hayan aprendido algo nuevo. Si te ha servido el contenido de esta entrada, de los videos y los códigos de implementación y deseas apoyar mi trabajo invitandome a un café super barato, puedes hacerlo en el siguiente link:

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