¿QUÉ ES UN TERMOPAR, TIPOS DE TERMOPARES Y PARA QUÉ SIRVEN?

Un termopar es un tipo de sensor de temperatura formado por dos hilos o aleaciones de metales diferentes unidos por un extremo para formar una unión de medición. Produce una tensión proporcional a la diferencia de temperatura entre la unión de medición y una unión de referencia (a menudo a una temperatura conocida) cuando se somete a un gradiente de temperatura. En varias aplicaciones industriales, científicas y comerciales, esta tensión se utiliza para detectar y controlar la temperatura.

¿Cómo funciona un termopar?

Un termopar se fabrica uniendo dos metales distintos. Tras conectarse, los metales forman dos uniones que se someten a diversas temperaturas. La emf Peltier se genera dentro del circuito por la diferencia de temperatura entre las uniones.

Las temperaturas en ambas uniones deben ser diferentes porque temperaturas iguales dan como resultado corrientes netas nulas que fluyen a través del circuito. La emf generada en el circuito viene determinada por los metales utilizados para fabricar el termopar.

El termopar está conectado a un dispositivo que mide la emf/corriente que pasa por el circuito. Controla el flujo de corriente provocado por la diferencia de temperatura entre los dos metales del termopar. La temperatura de la unión de referencia es conocida, mientras que la temperatura de la otra conexión es desconocida. 

La salida del circuito se calibra con respecto a la unión de temperatura desconocida. Por último, se utiliza el termopar para determinar la temperatura de la conexión desconocida. 

Como la emf generada en el circuito es tan pequeña, se utilizan sensores muy sensibles para detectar la corriente. Los potenciómetros de compensación de tensión y los galvanómetros son los dispositivos más utilizados. 

Tipos de termopares

El efecto Seebeck, que produce una tensión cuando hay una diferencia de temperatura entre dos metales o aleaciones distintos, es la base del funcionamiento de los termopares, que son sensores de temperatura. Los termopares están disponibles en una amplia gama de variedades, cada una con características únicas y rangos de temperatura propios. Los distintos tipos de termopares son los siguientes:

Tipo K (Cromo/Aluminio):

• Gama de temperaturas: Aproximadamente -200 °C a 1.372 °C (-328 °F a 2.502 °F)
• Debido a su amplio rango de temperaturas y a su precisión, se utiliza ampliamente en aplicaciones de uso general.

Tipo J (Hierro/Constantan):

• Gama de temperaturas: Aproximadamente de -40 °C a 760 °C (de -40 °F a 1.400 °F)
• Tiene una buena sensibilidad y es apropiado para aplicaciones que requieren temperaturas más bajas. 

Tipo T (Cobre/Constantan):

• Gama de temperaturas: Aproximadamente -200 °C a 350 °C (-328 °F a 662 °F)
• Se utiliza con frecuencia en aplicaciones criogénicas y biológicas debido a su alta sensibilidad.

Tipo E (Chromel/Constantan):

• Gama de temperaturas: Aproximadamente de -270 °C a 1.000 °C (-454 °F a 1.832 °F)
• Es apropiado para una gran variedad de procesos, incluidos los criogénicos y los de temperatura moderada.

Tipo N (Nicrosil/Nisil):

• Gama de temperaturas: Aproximadamente de -200 °C a 1.300 °C (de -328 °F a 2.372 °F)
• Ofrece una gran precisión y estabilidad, lo que la hace adecuada para diversas aplicaciones industriales.

Tipo S (Platino/Rodio – 10 %/90 %):

• Gama de temperaturas: Aproximadamente de 0 °C a 1.600 °C (de 32 °F a 2.912 °F)
• Se utiliza con frecuencia en operaciones industriales y laboratorios de alta temperatura debido a su gran precisión y estabilidad.

Tipo R (Platino/Rodio – 13 %/87 %):

• Gama de temperaturas: Aproximadamente de 0 °C a 1.600 °C (de 32 °F a 2.912 °F)
• También se utiliza para ensayos a alta temperatura, aunque difiere algo en la composición del material del Tipo-S.

Tipo B (platino/rodio 30 %/70 %):

• Gama de temperaturas: Aproximadamente de 0 °C a 1.700 °C (de 32 °F a 3.092 °F)
• Adecuado para aplicaciones que requieren temperaturas extremadamente altas, como las del sector metalúrgico.

Cada tipo de termopar tiene una composición de material, un intervalo de temperatura y una sensibilidad distintos que lo hace adecuado para una variedad de aplicaciones particulares. Para garantizar mediciones de temperatura precisas y fiables, es fundamental tener en cuenta elementos como el rango de temperatura necesario, la precisión y las condiciones ambientales a la hora de elegir un termopar para una aplicación determinada. 

Lea también: Termistor vs Termopar.

¿Dónde se utiliza un termXopar en calefacción industrial?

Los termopares se utilizan ampliamente para medir y controlar la temperatura en aplicaciones de calefacción industrial. Proporcionan información actualizada sobre las condiciones de temperatura, que es esencial para preservar la seguridad, la calidad y la eficacia de los procesos de producción. La siguiente lista incluye algunas aplicaciones típicas de calefacción industrial para termopares:

• Hornos y calderas

La temperatura en el interior de hornos y calderas utilizados en sectores como la metalurgia, la cerámica, la fabricación de vidrio y el tratamiento térmico debe vigilarse y controlarse mediante termopares.

• Hornos industriales

Los hornos industriales se utilizan para diversos procesos, como la cocción, el secado, el curado y el recocido, y los termopares se emplean para regular y mantener temperaturas precisas en estos hornos. 

• Procesado químico

La temperatura de los recipientes de reacción, las columnas de destilación y otros equipos se controla mediante termopares en las instalaciones de fabricación y procesamiento de productos químicos para verificar que las reacciones químicas se desarrollan según lo previsto.

• Refinerías de petróleo y gas

En las refinerías, los termopares se utilizan para medir la temperatura de gases, líquidos y equipos con el fin de mejorar las operaciones y mantener la seguridad.

• Generación de energía

Al controlar la temperatura del vapor, los gases y numerosos componentes, los termopares desempeñan un papel crucial en las centrales eléctricas, para garantizar el funcionamiento seguro de los equipos y la producción eficaz de energía.

• Transformación de plásticos

Los termopares ayudan a mantener una calidad constante del producto al regular la temperatura de los componentes de calentamiento y los moldes utilizados en la extrusión, el moldeo por inyección y otras operaciones de transformación del plástico.

• Industria alimentaria y de bebidas 

Los termopares se utilizan para regular y controlar la temperatura en hornos industriales, aparatos de esterilización y equipos de procesamiento de alimentos para garantizar la calidad y seguridad de los alimentos producidos.

• Fabricación farmacéutica

Durante las fases de secado, mezcla y granulación del proceso de producción farmacéutica, se utilizan termopares para mantener un control exacto de la temperatura. 

Ventajas e inconvenientes del uso de termopares

Debido a sus ventajas, los termopares suelen servir como sensores de temperatura en diversos campos y aplicaciones, pero también presentan ciertos inconvenientes. Las ventajas e inconvenientes de los termopares son los siguientes: 

Ventajas:

• Amplia gama de temperaturas

Los termopares son excelentes para una gran variedad de aplicaciones porque pueden medir una amplia gama de temperaturas, desde temperaturas criogénicas hasta temperaturas extremadamente altas.

• Tiempo de respuesta rápido

Útiles para situaciones en las que es necesario controlar o regular cambios rápidos de temperatura gracias a sus rápidos tiempos de respuesta.

• Durabilidad 

Son fuertes y resistentes a las tensiones mecánicas y las vibraciones, por lo que son excelentes para su uso en aplicaciones industriales y de automoción.

• Diseño sencillo

Presenta un diseño sencillo con sólo dos cables, lo que facilita su instalación y reparación cuando sea necesario.

• Asequible 

Son más asequibles que otros sensores de temperatura, lo que los convierte en una opción popular para aplicaciones con un presupuesto ajustado.

• Compatibilidad

Son compatibles con diversos materiales y sustancias, incluidos líquidos, gases y sólidos, lo que los hace útiles en una gran variedad de industrias. 

Desventajas:

• Precisión

Su precisión es relativamente menor que la de los termistores y los RTD (detectores de temperatura por resistencia), que son otros tipos de sensores de temperatura. El tipo de termopar, su antigüedad y el clima pueden influir en la precisión.

• No linealidad

La relación entre la tensión de salida y la temperatura de un termopar no es lineal, lo que dificulta la lectura de la temperatura y hace necesaria una calibración y corrección más complejas. 

• Compensación de la unión fría

Los termopares deben compensar la unión fría para tener en cuenta la diferencia de temperatura entre el punto de medición y la unión de referencia, que suele ser el instrumento. Esto puede hacer que el sistema de medición sea más complejo. 

• Sensibilidad limitada

En comparación con otros sensores como los termistores la sensibilidad limitada de un termopar puede ser un inconveniente cuando se necesita una gran precisión.

• Resolución limitada

Es posible que no ofrezcan el nivel de resolución necesario para realizar mediciones de temperatura extremadamente precisas debido a su reducida sensibilidad. 

• Interferencias y ruido

La precisión de las mediciones de temperatura puede verse afectada por las interferencias y el ruido, ya que los termopares están sujetos a interferencias electromagnéticas y ruido, especialmente en entornos industriales con equipos eléctricos.

Conclusión

Los termopares son sensores de temperatura fiables que se utilizan con frecuencia por su durabilidad y adaptabilidad. Para medir la temperatura en un amplio rango, desde temperaturas criogénicas hasta extremadamente altas, funcionan sobre la premisa de generar tensión cuando se exponen a fluctuaciones de temperatura.

Para que la precisión siga siendo alta, la calibración debe realizarse con frecuencia. Los distintos tipos de termopares se adaptan a diferentes rangos de temperatura y usos. Se utilizan ampliamente en contextos industriales y científicos debido a su fiabilidad y rápidos tiempos de respuesta, lo que los convierte en herramientas esenciales para el control y la gestión de la temperatura.

Muchas industrias utilizan los productos Wattco para alcanzar sus objetivos medioambientales, económicos y de producción. Póngase en contacto con nosotros para descubrir qué productos ayudarán mejor a su aplicación y cómo podemos personalizarlos para satisfacer sus necesidades.