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Termopar: Tipos y Aplicaciones

¿Qué es un sensor de termopar?
Un termopar es un a sensor para medir temperatura. Consiste en dos metales diferentes unidos por un extremo. Cuando la unión de los dos metales se calienta o enfría se produce un voltaje que se puede correlacionar con la temperatura. Las aleaciones de termopar están disponibles por lo normal en forma de alambre.

¿Cuáles son los diferentes tipos de termopar?
Un termopar está disponible en diferentes combinaciones de metales o calibraciones. Las cuatro calibraciones más comunes son J, K, T y E. Hay calibraciones de alta temperatura que son R, S, C y GB. Cada calibración tiene un diferente rango de temperatura y ambiente, aunque la temperatura máxima varía con el diámetro del alambre que se usa en el termopar. Aunque la calibración del termopar dicta el rango de temperatura, el rango máximo también está limitado por el diámetro del alambre de termopar. Esto es, un termopar muy delgado posiblemente no alcance todo el rango de temperatura. Vea una tabla de referencia completa (en Inglés) para cada termopar. La tabla incluye códigos de color internacionales para las aleaciones de termopar, rango de temperatura y límites de error ara casi toda clase de termopar.

¿Cómo escojo un tipo de termopar?
Debido a que un termopar mide en amplios rangos de temperatura y puede ser relativamente resistente, los termopares se usan con mucha frecuencia en la industria. Se usan los siguientes criterios para seleccionar un termopar:

  • Rango de temperatura
  • Resistencia química del termopar o material de la funda
  • Resistencia a la abrasión y la vibración
  • Requisitos de instalación (es posible que sea necesario que sea compatible con el equipo existente; los orificios existentes podrían determinar el diámetro de la sonda)

¿Cómo sé qué tipo de unión escoger?
Las sondas de termopar con funda están disponibles con uno de tres tipos de unión: a tierra, sin conexión a tierra o expuesta (ver gráfica siguiente: "Estilos de punta de termopar"). En la punta de una sonda de unión a tierra, los alambres del termopar están físicamente unidos al interior de la pared de la sonda. Esto produce una buena transferencia de calor desde el exterior, a través de la pared de la sonda a la unión del termopar. En una sonda sin conexión a tierra, la unión del termopar está separada de la pared de la sonda. El tiempo de respuesta es más lento que en el estilo con conexión a tierra, pero el estilo sin conexión ofrece aislamiento eléctrico (ver tabla siguiente).

Resistencia del aislante a temperatura ambiente
Termopar sin conexión a tierra
Diámetro nominal de funda Voltaje de CD aplicado mín. Resistencia del aislante mín.
Menos de 0.90 mm (0.03 pulg.) 50 V 100 M Ohmios
0.80-1.5 mm (0.030 a 0.059 pulg.) 50 V 500 M Ohmios
Mayor de 1.5 mm (0.059 pulg.) 500 V 1000 M Ohmios

El termopar en el estilo de unión expuesta sobre sale de la punta de la funda y está expuesto al entorno circundante. Este tipo ofrece el mejor tiempo de respuesta, pero está limitado al uso en aplicaciones en seco, no corrosivas y no presurizadas.

¿Qué es el tiempo de respuesta?
Se define una constante de tiempo como el tiempo que requiere un sensor para alcanzar 63.2% de un cambio de paso en temperatura en un conjunto especificado de condiciones. Se requieren cinco constantes de tiempo para que el sensor se acerque a 100% del valor de cambio de paso. Un termopar de unión expuesta es el de respuesta más rápida. Además, cuanto menor sea el diámetro de la funda de la sonda, más rápida será la respuesta, pero la temperatura máxima puede ser inferior. Tenga en mente, sin embargo, que a veces la funda de la sonda no puede soportar todo el rango de temperatura del tipo del termopar.

Material Temperatura máxima Atmósfera de aplicación
Oxidante Hidrógeno Vacío Inerte
Acero inoxidable 304 900 °C (1650 °F) Muy buena Buena Muy buena Muy buena
Inconel 600 1148 °C (2100 °F) Muy buena Buena Muy buena Muy buena




Rangos y límites de error de termopar
La tabla siguiente muestra los rangos de temperatura y precisión para termopar tipos J, K, E y T. Tipos de termopar adicionales.

Cuadro de rangos de temperatura de termopares comunes




Tablas de referencia de tipos de termopar
El termopar produce una salida de voltaje que se puede correlacionar con la temperatura que el termopar está midiendo. Los documentos en la tabla siguiente proporcionan el voltaje temoeléctrico y la temperatura correspondiente para un tipo de termopar dado. Casi todos los documentos también proporcionan el rango de temperatura del termopar, los límites de error y los factores ambientales.

haga clic en un enlace para ver el documento correspondiente
• Termopar tipo B (°C) • Termopar tipo B(°F)
• Termopar tipo C (°C) • Termopar tipo C (°C)
• Termopar tipo E (°C) • Termopar tipo E (°F)
• Termopar tipo J (°C) • Termopar tipo J (°F)
• Termopar tipo K (°C) • Termopar tipo K (°F)
• Termopar tipo N (°C) • Termopar tipo N (°F)
• Termopar tipo R (°C) • Termopar tipo R (°F)
• Termopar tipo S (°C) • Termopar tipo S (°F)
• Termopar tipo T (°C) • Termopar tipo T (°F)
• Tungsteno y tungsteno/
renio
• CHROMEGA® vs. oro-0.07
porcentaje atómico de hierro


Tipos de termopares
Termopar de alambre en cordón Termopar de alambre en cordón
Un termopar de alambre en cordón es la forma más sencilla de termopar. Consiste en dos trozos de alambre de termopar unidos ente sí con un cordón soldado. Debido a que el cordón del termopar está expuesto, hay varias limitaciones de aplicación. El termopar de alambre en cordón no se deberá usar con líquidos que pudieran corroer u oxidar la aleación del termopar. Las superficies metálicas también podrían ser problemáticas. Con frecuencia se usan superficies metálicas, especialmente tuberías, para conectar a tierra sistemas eléctricos. La conexión indirecta a un sistema eléctrico podría afectar la medición del termopar. En general, los termopares de alambre en cordón son una buena opción para la medición de temperatura de gas. Puesto que pueden hacerse muy pequeños también proporciona un tiempo de respuesta muy rápido.
Sonda de termopar

Sonda de termopar
Una sonda de termopar consiste en alambre de termopar alojado dentro de un tubo metálico. La pared del tubo se conoce como la funda de la sonda. Entre los materiales de funda comunes están acero inoxidable e Inconel. Inconel es compatible con rangos de temperatura más altos que el acero inoxidable; sin embargo, con frecuencia se prefiere el acero inoxidable debido a su amplia compatibilidad química. Para temperaturas muy altas, hay otros materiales de funda exóticos disponibles. Vea nuestra línea de Sondas de termopar exóticas para alta temperatura (en Inglés).
La punta de la sonda del termopar está disponible en tres estilos diferentes. A tierra, sin conexión a tierra y expuesta. Con una punta a tierra el termopar está en contacto con la pared de la funda. Una unión a tierra proporciona un tiempo de respuesta rápido pero es más susceptible a los bucles de tierra eléctricos. En las uniones sin conexión a tierra, el termopar está separado de la pared de la funda por una capa de aislamiento. La punta del termopar sobresale de la pared de la funda con una unión expuesta. Los termopares de unión expuesta son lo mejor para medición de aire.

Estilos de punta de termopar
Termopar a tierra Termopar sin conexión Termopar expuesto
Termopar a tierra Termopar sin conexión Termopar expuesto
Sonda de superficie de termopar Sonda de superficie
Medir la temperatura de una superficie sólida es difícil para casi todos los tipos de sensores de temperatura. Para poder asegurar una medición continua, toda el área de medición del sensor debe estar en contacto con la superficie. Esto es difícil al trabajar con un sensor rígido y una superficie rígida. Puesto que los termopares están hechos de materiales maleables, la se puede dar a la unión una forma plana y delgada para ofrecer el máximo contacto con una superficie maciza y rígida. Estos termopares son una excelente opción para medición de superficie. El termopar se puede incluso incorporar en un mecanismo que gire, lo que hace adecuado para medir la temperatura de una superficie en movimiento. El tipo K es ChromegaAlomega.

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