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Termopar – Qué es y cómo funciona

El termopar es un sensor de temperatura de construcción muy simple y robusta, de bajo costo y con mediciones muy eficientes y confiables.

Los termopares se encuentran en varias variaciones que dan lugar a diferentes tipos de termopares, cada uno con diferentes rangos de aplicación.

Por lo tanto, el propósito de este artículo es mostrar qué son los termopares y cómo funcionan, qué tipos y sus principales aplicaciones.

¿Qué es un termopar?

El termopar es un sensor de temperatura que funciona uniendo dos metales diferentes en sus extremos. La diferencia de temperatura entre los extremos unidos y los extremos libres de los metales genera una diferencia de potencial, que se puede medir y, por lo tanto, se puede estimar la temperatura.

La curva de temperatura del termopar, que relaciona la temperatura con la diferencia de potencial en sus terminales, varía según el tipo de termopar.

Cómo funciona un termopar

La operación del termopar se basa en el efecto Seebeck, descubierto por el físico Thomas Seebeck.

El efecto Seebeck consiste en el principio de que, si hay una unión entre dos metales diferentes, y los dos se mantienen a diferentes temperaturas, aparecerá una diferencia en el potencial eléctrico entre los dos metales.

El termopar consiste en una unión de dos metales, conectados a un voltímetro, capaz de medir el voltaje de salida del termopar. A partir de este voltaje medido, es posible determinar la temperatura a la que se encuentra la unión.

esquema de termopar

La unión de dos metales consiste en un termopar. Para construir sensores de temperatura utilizando este principio, se utilizan combinaciones de metales ya estandarizados. Sin embargo, sería posible construir un sensor de temperatura con casi cualquier combinación de metales.

Por lo tanto, esta normalización ocurre porque ciertas combinaciones de metales ya tienen los voltajes eléctricos de salida tabulados, además de actuar en un amplio rango de temperatura.

Curva de termopar

La curva del termopar relaciona el voltaje de salida y la temperatura del sensor. Los diferentes tipos de termopares tienen diferentes curvas de temperatura.

termopar

Los valores de temperatura para cada voltaje medido para los diferentes tipos de termopar están tabulados. Por lo tanto, al medir el voltaje de salida en el sensor, es posible conocer la temperatura medida al consultar la tabla.

Tipos de termopar

Los termopares más baratos están hechos de hierro, cobre o níquel, mientras que los modelos más caros usan platino en su composición.

La diferencia entre ellos se debe al costo de fabricación, la confiabilidad, el rango de temperatura admitido, entre otros factores.

Tipo K

El sensor Tipo K consiste en la combinación de níquel-cromo y níquel-aluminio, siendo muy barato y popular.

Su rango de temperatura está entre -200 ° C y 1200 ° C, y su sensibilidad es de aproximadamente 41 µV / ° C. Por lo tanto, la escala varía de -6.4mV a 49mV.

Este tipo es ampliamente utilizado en actividades químicas y petroquímicas para mediciones de temperatura.

Tipo E

El termopar tipo E funciona uniendo níquel-cromo con una aleación de cobre y níquel llamada constantan.

Tiene una mayor sensibilidad, 68 µV / ° C, funciona muy bien para temperaturas más bajas. Su rango de temperatura es de -270 ° C a 1000 ° C. Por lo tanto, el voltaje en su salida varía de aproximadamente -10mV a 76mV.

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Tipo J

El termopar tipo J, fabricado a partir de la unión de hierro y constantan, tiene un rango de temperatura más limitado. Es capaz de medir temperaturas de -40 ° C a 750 ° C, lo que lo hace menos popular que el tipo K.

Sin embargo, su precio es bajo y su aplicación es amplia en la industria, en equipos y controladores que necesitan indicar una temperatura. Su rango de voltaje de salida es de -8 mV a 43 mV. Por encima de 480 ° C, es necesario usar un tubo protector alrededor del componente.

Tipo N

Se fabrica uniendo una aleación de níquel, cromo y silicio con una aleación de níquel y silicio. Tiene gran estabilidad y alta resistencia a altas temperaturas, siendo poco susceptible a la corrosión. Por lo tanto, el termopar Tipo N es adecuado para mediciones de temperatura más altas.

Su rango de temperatura es de -200 ° C a 1260 ° C, y su voltaje de salida es de 4mV a 46mV. Por lo tanto, este termopar se aplica en metalurgia, acero, fundiciones e industrias en general.

Tipo T

El rango operativo de este termopar es de -270 ° C a 400 ° C. Se fabrica a partir de la unión del cobre con constantan, una aleación de cobre y níquel.

El voltaje medido en la salida varía de -6mV a 21mV. Por lo tanto, el componente se usa ampliamente para medir temperaturas inferiores a 0 ° C. Por lo tanto, el componente se encontrará ampliamente en las industrias de refrigeración, aire acondicionado, química y petroquímica.

Tipo B

La sensibilidad de este tipo de termopar es mucho más baja que las anteriores, alrededor de 10 µV / ° C. Por lo tanto, se usan mucho más para medir temperaturas muy altas, superiores a 300 ° C.

Su fabricación se realiza mediante la unión de dos aleaciones diferentes de rodio y platino, lo que lo convierte en un termopar más costoso. El rango de temperatura que es capaz de medir es de 50 ° C a 1820 ° C, generando voltajes de salida de 0 a 14mV.

Otro punto importante es que el termopar tipo B permite el uso de cables de cobre sin interferir con la medición de temperatura.

Tipo S

Se fabrica a partir de la unión del platino con una aleación de rodio y platino. Tiene una precisión excelente a altas temperaturas, pero con una baja sensibilidad, alrededor de 10 µV / ° C. Debido al platino, su costo es alto.

Su rango de temperatura es de -50 ° C a 1768 ° C, con un voltaje de salida de aproximadamente 0mV a 19mV. Debido a su precisión, se usa ampliamente para calibrar otros termopares.

Tipo R

Es muy similar al tipo S, también hecho con platino. Su unión está hecha de una aleación de rodio y platino y platino, con una sensibilidad también de 10 µV / ° C.

Su rango de uso es de -50 ° C a 1768 ° C, proporcionando así voltajes de salida de 0mV a 21mV, aproximadamente. Su costo es alto.

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