Sensor termopar o termocupla

¿QUÉ ES UN TERMOPAR?

Un termopar o también llamado termocupla es un transductor formado de dos metales distintos en contacto que forman una unión termoeléctrica que produce un voltaje proporcional a la temperatura de la unión. Esto se conoce como efecto Seebeck.

¿CÓMO FUNCIONA UN TERMOPAR O TERMOCUPLA?

Se puede ilustrar como un circuito termoeléctrico que contenga dos uniones correspondiente a los metales distintos de unión, en este caso se representa como Metal A y Metal B. Los alambres de los Metales A y B forman uniones a diferentes temperaturas T1 y T2, lo que resulta en un potencial V (fem) que es posible medir. El voltaje del Termopar es directamente proporcional a la diferencia de temperatura de la unión:V = α(T1 – T2)

Donde α se llama coeficiente Seebeck.

Consideraciones:

  • Si ambas uniones están a la misma temperatura, no existe una fem neta.
  • Si la temperatura de las uniones es diferente, sí se produce una fem.
  • El voltaje o fem del Termocupla depende de las propiedades metálicas de Metal A y Metal B y la diferencia entre la temperatura de unión T1 y T2.

Nota: La relación entre voltaje y diferencia de temperatura no es exactamente lineal, sin embargo es posible obtener un valor casi constante.

TIPOS DE TERMOPAR

Existen diferentes tipos de termopares los cuales varían por el material del que están formados, es común buscar un termopar por la temperatura máxima a la que se puede someter. Los termopares más comunes y utilizados en aplicaciones son los de tipo K, J y T.

Tipos de Termopar
Termopar
tipo
Rango de
Temperatura
°C
Sensibilidad
µV/°C
K0 a +131741 a 42
J-270 a +120053 a 54
T-200 a + 40043 a 49
E-200 a +100068 a 79
N-200 a +130028
R0 a +140010 a 12
S0 a +175010 a 11
B0 a 18003

Termopar tipo K: Cromel – Alumel

La termocupla tipo K es el más popular debido a su gran rango de temperatura y su bajo costo, tiene un rango de temperatura de 0 a +1317 °C(2400°F), se recomienda utilizar hasta temperaturas de 1150°C(2100°F). Tiene una sensibilidad entre 41 a 42 µV/°C aproximadamente y una precisión de ±0.7 °C. Código de color: Amarillo.

Termopar tipo J: Hierro – Constantán

La termocupla tipo J tiene un rango de temperatura de -270 a +1200 °C (-450 a 2190 °F) , se recomienda utilizar en un rango de temperaturas entre -18 a 872°C (0°F a 1600 °F). Al usar en temperaturas superiores de 542 °C (1000 °F) el índice de oxidación aumenta con gran rapidez. Tiene una sensibilidad entre 53 a 54 µV/°C aproximadamente y una precisión de ±0.1 °C. Código de color: Negro

Termopar tipo T: Cobre – Constantán

La termocupla tipo T tiene un rango de temperatura de -200 a 400 °C (-320 a 750°F), se recomienda utilizar en un rango entre -185 a 298 °C (-300 °F a 600 °F) y con una sensibilidad entre 43 a 49 µV/°C aproximadamente y una precisión de ±0.5 °C. Código de color: Azul

Termopar tipo E: Cromel – Constantán

La termocupla tipo E tiene un rango de temperatura de-200 a 1000 °C(-320 a 1800 °F), son ideales para uso en bajas temperaturas. Tiene una sensibilidad entre 68 a 79 µV/°C aproximadamente y una precisión de ±0.5 °C. Código de color: Púrpura.

Termopar tipo N: Nicrosil – Nisil

La termocupla tipo N tiene un rango de temperatura de -200 a 1300 °C (-320 a 2370 °F), es adecuado para mediciones de alta temperatura debido a su elevada estabilidad y resistencia a la oxidación de altas temperaturas. Tiene una sensibilidad de 28 µV/°C aproximadamente.

Termopar tipo R: Platino – Platino/Rodio de 13%

La termocupla tipo R tiene un rango de temperatura de 0 a 1400 °C (32 a 2550°F), se recomienda utilizar en un rango de 0 a 1000 °C (32 a 1800°F), tiene una sensibilidad entre 10 a 12 µV/°C aproximadamente y una precisión de ±0.5 °C. Código de color: Verde

Termopar tipo S: Platino – Platino/Rodio al 10%

La termocupla tipo S tiene un rango de temperatura de 0 a 1750 °C (32 a 3180 °F), se recomienda utilizar en un rango de 0 a 1300 °C (32 a 2370°F). Tiene una sensibilidad entre 10 a 11 µV/°C aproximadamente y una precisión de ±0.1 °C. Código de color: Verde.

Termopar tipo B: Platino – Rodio

La termocupla tipo B es adecuado para las mediciones superiores a 1800 °C. Tienen una sensibilidad de 3 µV/°C aproximadamente.

LEYES DEL COMPORTAMIENTO DE UN TERMOPAR

  • Ley de temperatura de los alambres.
  • Ley de metales de alambre intermedio.
  • Ley de metales de unión intermedia.
  • Ley de temperaturas intermedias.
  • Ley de metales intermedios.
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