Termopar

¿Sabes que es lo que sucede cuando dos alambres de diferentes metales y temperaturas se unen en ambos extremos? En el año 1821, un físico llamado Thomas Seebeck, reveló que cuando dos cables metálicos se unen en ambos extremos, y uno de ellos se calienta, habrá una corriente eléctrica que fluye a través de ellos. Esto es lo que conocemos ahora como Efecto Seebeck o efecto termoeléctrico. Este físico alemán descubrió muchas cosas interesantes a medida que exploraba más. Por ejemplo, que si conectaba dos extremos del mismo metal no fluía corriente.

Así surgió la idea básica del termopar, dos metales diferentes que se unen en sus dos extremos. Si un extremo del termopar se coloca en algo caliente y el otro extremo en algo frio, se desarrolla un voltaje que puede ser medido colocando un voltímetro en las dos uniones.

¿Qué es un Termopar?

¡Esto se va a calentar! Si quieres medir la temperatura de alto tan caliente como un volcán, un termómetro ordinario no te servirá de nada. Si pones un termómetro de mercurio ordinario en lava volcánica pasará algo sorprendente… ¿Puedes adivinarlo? ¡Sí! El mercurio dentro de este hervirá instantáneamente y el vidrio se derretirá. Pero… ¿Qué tal si quieres medir algo súper frío como el nitrógeno líquido? Usando un termómetro de mercurio tendremos el problema opuesto. En temperaturas muy bajas el mercurio se convertirá en una masa sólida de metal. Entonces, te preguntarás ¿Cómo puedo medir realmente las cosas muy frías o calientes? La respuesta es muy simple ¡Con un par de cables eléctricos llamados termopares!

Un termopar es un sensor que se usa para calcular la temperatura. Como ya mencionamos, los termopares constan de dos patas de alambre hechas de diferentes metales. Las patas de los cables se sueldan juntas en un extremo, creando una unión. En esta unión es donde se mide la temperatura. Cuando la unión pasa por un cambio de temperatura, se genera un voltaje. Este se puede interpretar utilizando tablas de referencia para calcular la temperatura.

¿Por qué necesito un cable termopar? Porque estos llevan la señal de un sensor de temperatura al instrumento que controla, registra, e indica la adquisición de datos. Por lo general tienen una estructura semi-flexible o rígida, que permite instalarlo de forma permanente en aplicaciones fijas y sin movimiento. Además, son fabricados con una amplia diversidad de coberturas y forros para resistir altas temperaturas y condiciones extremas.

¿Para qué sirve un Termopar?

Los termopares son conocidos por su enorme versatilidad, por lo tanto, se usan en una amplia gama de aplicaciones, desde un termopar de uso industrial hasta un termopar estándar que se encuentra en compañías de servicios públicos y electrodomésticos.

Usos de un Termopar

Entre sus aplicaciones se incluyen las siguientes:

  • Sensores de temperatura en termostatos de oficinas, hogares, y negocios.
  • Monitorear temperaturas de metales como hierro y aluminio.
  • Se usan en la industria alimentaria para aplicaciones criogénicas y de baja temperatura.
  • Se utilizan como bombas de calor para realizar el enfriamiento termoeléctrico.
  • Probar la temperatura en las plantas químicas y plantas de petróleo.
  • Son usados en máquinas de gas.

¿Cómo funciona un Termopar? Funcionamiento y Uso de un Termopar

  • Construcción: Son usados en el proceso de fabricación de cemento y en el procesamiento del asfalto.
  • Plástico y caucho: Se utilizan en las líneas de extrusión, temperatura de moldes y también inyección.
  • Industria alimentaria: Los termopares controlan la temperatura de los alimentos, en esencia, mantienen la cadena de frio y son útiles en el proceso de fermentación.
  • Industria criotécnica: Son de uso común, pues en esa área se necesita controlar temperaturas inferiores a 200°
  • Medicina: Con ellos podemos medir la temperatura de la sangre en el interior del cuerpo humano.
  • Industria automotriz: Son utilizados para realizar pruebas de motores, frenos y neumáticos.

Características de un Termopar

Ya que existen muchos tipos de termopares, cada uno tiene características únicas y muy específicas en términos de rango de temperatura, durabilidad, resistencia a las vibraciones, resistencia química y compatibilidad de aplicaciones. Sin embargo, entre sus principales características podemos detallar las siguientes:

  • Son de alta precisión.
  • Por lo general son robustos y se pueden utilizar en entornos de vibración alta.
  • La reacción térmica que se produce es bastante rápida.
  • El rango operativo de la temperatura es muy amplio.
  • Son de bajo costo y de larga durabilidad.

Partes y Piezas de un Termopar

Es probable que te preguntes ¿cuáles son los elementos de un diseño común de termopar? Déjame decirte que su diseño es bastante simple. Los sensores de termopar están conformados por diversos cables, entre ellos: termoelementos, de aislamiento, cubierta, sello final y un medio de conexión. Los cables están conectados entre sí en un extremo para formar la unión de medición “caliente”. El sensor va conectado a un dispositivo de lectura que compense la temperatura de referencia. Si utilizas una lectura de termopar, esta contendrá los circuitos necesarios, pero, si usas un medidor de milivoltios, necesitaras un baño de agua helada o alguna compensación de unión fría.

Tipos de Termopares según su calibración

  • Termopar Tipo E

    Cromel y Constantán. Su rango de temperatura va desde -200° a 1000°C. Por su gran sensibilidad son perfectos para medir bajas temperaturas en el área de criogénica.

  • Termopar Tipo J

    Hierro y Constantán. Trabaja con un rango de temperatura de -270° a 1200°C. Por sus características, se recomienda en atmosferas de gases inertes, atmosferas reductoras o en vacío. Se usa industrias, centrales eléctricas, y en áreas como la metalurgia y la petroquímica. Cuando se usa en temperaturas mayores a 542° el índice de oxidación aumenta con suma rapidez. Debido a ello, es necesario tomar ciertas precauciones.

  • Termopar Tipo K

    Cromel y Alumel. Es muy popular gracias a su rango de temperatura de 200° a 1372°, además de su bajo costo. Posee una elevada resistencia a la oxidación. Se recomienda su uso en atmosferas oxidantes o de gas inerte.

  • Termopar Tipo N

    Nicrosil y Nisil. Con un rango de temperatura de -200° a 1300° es ideal para medir altas temperaturas a causa de su inmensa estabilidad y resistencia a la oxidación. Es de uso adecuado para las aplicaciones que requieren una elevada exactitud.

  • Termopar Tipo R

    Platino y Rodio. Su rango de temperatura se sitúa entre 0° a 1400°C. No resulta muy atractivo por su baja sensibilidad y precio exorbitante. Es de uso continuo atmosferas de gas inerte o atmosferas oxidantes.

  • Termopar Tipo S

    Platino y Rodio: Son utilizados en mediciones de alta temperatura, de 0° a 1750°C. No se recomienda para uso general, pues es de baja sensibilidad y de alto costo.

  • Termopar Tipo T

    Cobre y Constantán. Son resistentes a atmosferas húmedas, oxidantes y reductoras. Posee un rango de temperatura de -200° a 400°C. Sus aplicaciones típicas se dan en el campo de la criometría e industrias de refrigeración. También en áreas como la química y la petroquímica.

Tipos de Termopares según su uso

  • Termopar Arduino

    Se trata de un sensor de temperatura analógico que no necesita ser alimentado por un voltaje porque, es un sensor de tipo transductor. Es capaz de generar una señal de aproximadamente 41 milivoltios por cada grado centígrado que detecte. Son de bajo precio y bastante exactos en sus mediciones.

  • Termopar Boiler

    El termostato de un boiler o calentador de agua está compuesto por muchos elementos, entre ellos se encuentra el tanque de agua, la base del boiler, el faldón y el termopar. Su función es mantener viva la llama del quemador en caso de que se necesite una temperatura específica. Esta acción le indica a la valvular que el piloto esta encendido y esta puede enviar gas al quemador si el termostato lo solicita.

  • Termopar Industrial

    Se caracterizan por ser de alta resistencia, desde su cableado metálico, alambre trenzado y cabezas de metal, hasta su mango de cerámica. Tiene un diseño robusto de gran durabilidad para ser usado en industrias.

Marcas de Termopares

  • Termopar ABB

    Esta marca está bien establecida en el campo de fabricación de instrumentos de procesos industriales. Sus modelos de termopares se usa para la medición de temperaturas con un solo punto de acceso. Su ingeniería se basa en las condiciones y dimensiones de una planta de procesos individual. Es por ello, que son utilizados principalmente en la industria petroquímica, química, del petróleo y gas. Perciben los datos de forma sencilla y se adaptan a las necesidades del cliente.

  • Termopar KROHNE

    Tiene un rango de temperatura de hasta 1250°C para aplicaciones con máquinas de alta temperatura. Viene con aislamiento mineral, hilos al aire y cabezal de conexión. Posee varias versiones enchufables.

  • Termopar SRC

    Esta marca produce montones de sensores de temperatura, incluidos los termopares. Fue fundada en el año 1979 y se ha posicionado como una empresa líder en el sector de control de procesos industriales. Su objetivo principal es ofrecer productos de la mejor calidad a precios accesibles. Gracias a sus diferentes tipos de termopares se puede saber la temperatura exacta con un margen de error mínimo.

  • Termopar WIKA

    Estos termopares producen una tensión eléctrica en función a la temperatura. Resulta excelentes para medir altas temperaturas de hasta 1700°C. Sus versiones encamisadas son muy resistentes a las vibraciones extremas y de gran precisión.

  • Termopar YOKOGAWA

    Se destaca por sus significativos avances en las contrapartes del cableado directo. Eliminando por completo los requisitos especiales del cableado y simplificando su ingeniería y mantenimiento, al mismo tiempo que permite hacer diagnósticos avanzados. Con sus aplicaciones podrás medir diferentes temperaturas de forma fácil y rápida.

Ahora que sabes cómo medir temperaturas altas y bajas, es momento de que selecciones el termopar que más se adapte a tus requerimientos. Por norma general, los termopares se escogen bajo distintos criterios: Por su costo, límites de y rangos temperatura, resistencia a la abrasión y la vibración, proceso de instalación y durabilidad. ¡Piensa en ellos antes de hacer tu selección!

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