¿Cómo se mide la temperatura?

Todas las aplicaciones industriales utilizan algún tipo de instrumento de temperatura para garantizar que las temperaturas del proceso se mantienen dentro de un rango aceptable. Elegir el dispositivo adecuado puede ayudar a proteger sus equipos y a sus operarios de cambios extremos de temperatura. Sin embargo, el tipo de instrumento que utilice dependerá de muchos factores, incluidos los límites de temperatura de la operación y del instrumento, la salida requerida y mucho más.

Como líder mundial en instrumentación de temperatura y presión, Ashcroft creó este artículo como una visión general de alto nivel de las opciones de medición de temperatura industrial. Si usted es un principiante en la industria o simplemente desea un repaso de los conceptos básicos, esto puede servir como una buena pieza de referencia.

Siga leyendo para conocer los distintos tipos de instrumentos de temperatura industrial, cómo funcionan, dónde se utilizan y por qué elegir uno en lugar de otro. Cuando termine de leer, encontrará recursos adicionales relacionados con la medición de la temperatura que pueden interesarle.

Cinco tipos de instrumentos de temperatura

Las industrias que necesitan medir la temperatura de los procesos suelen elegir uno de los cinco tipos de instrumentos disponibles. Tres de las cinco opciones (termómetros de vidrio, bimetálicos y accionados por gas) ofrecen una visualización en la esfera, mientras que los dos restantes (RTD y termopares) envían una señal electrónica a un sistema de control situado en otro lugar. Con cada opción, dispone de un área específica de temperatura que puede supervisar. 

Termómetros de vidrio. Son los instrumentos de medición de temperatura más básicos disponibles para aplicaciones industriales.

Cómo funcionan:

• El líquido contenido en el cristal de estos instrumentos se expandirá o contraerá según la temperatura, lo que le permitirá leer el nivel de líquido en la escala.
• Se suelen utilizar para una banda de temperatura estrecha de - 40 °F a 550 °F.

Figura 1: Termómetro de vidrio.

Termómetros bimetálicos. Esta opción utiliza una tira bimetálica integrada en el vástago de montaje del termómetro. El vástago puede tener hasta 60" de longitud.

Cómo funcionan:

• A medida que aumenta la temperatura, la tira bimetálica se dilata con el calor y se retuerce haciendo que se mueva el puntero de la esfera. Dado que la aguja está conectada directamente al eje, no se requiere ningún otro mecanismo para accionar la aguja de la escala.
• Esta opción ofrece un rango más amplio que los termómetros de vidrio y puede leer temperaturas de -80 °F a 1000 °F. Sin embargo, esta opción no está pensada para un uso continuo a más de 800 °F.
• Estos termómetros se montan en el termopozo del proceso, ofrecen mediciones precisas, fiables y fáciles de leer, y deben estar herméticamente cerrados para evitar que se empañen.
• Algunos termómetros se ofrecen con llenado de líquido, impresión personalizada de la esfera y una bobina amortiguada con silicona para reducir el aleteo de la aguja en aplicaciones de alta vibración.

Figura 2: Termómetro bimetálico.

Termómetros accionados por gas. Estos termómetros están diseñados con un bulbo presurizado con un relleno de gas (aproximadamente 300 psi). A medida que aumenta la temperatura en el bulbo, el gas se expande, lo que aumenta la presión dentro del sistema.

Cómo funcionan: 

• Dentro del termómetro hay un componente llamado tubo de Bourdon. El tubo se endereza en respuesta al cambio de temperatura, girando la aguja, que se puede leer como temperatura contra un dial calibrado.
• Al igual que los termómetros bimetálicos, los dispositivos accionados por gas tienen un sistema de accionamiento directo en el que la temperatura mueve la aguja, pero esta vez con presión de gas mediante un tubo de Bourdon.
• Este instrumento puede medir desde el frío extremo (-320 °F) hasta el calor extremo (1200 °F).
• Las opciones accionadas por gas también resisten los golpes y las vibraciones, no tienen error de cabeza ni de elevación, están herméticamente selladas para evitar el empañamiento y pueden montarse directamente en un termopozo en el proceso o remotamente mediante un capilar. 

Figura 3: Termómetro accionado por gas: cómo funciona.

Detectores de temperatura por resistencia (RTD). Este tipo de instrumento de medición de la temperatura es un sensor que proporciona una señal electrónica de la temperatura del proceso que puede enviarse al sistema de control o indicarse localmente mediante un transmisor que disponga de pantalla.

Cómo funcionan:

• A medida que cambia la temperatura en su aplicación, también cambia la resistencia del elemento RTD.
• La RTD se fabrica utilizando un circuito de película fina o de alambre enrollado.  
• Los RTD son conocidos por sus mediciones de alta precisión y repetibilidad, cuyo rango de temperatura es un poco más estrecho que el de los termopares.
• La salida eléctrica puede ser resistiva o convertirse en una señal de 4-20 mA y enviarse a un sistema de control para lecturas remotas.
• También pueden tener una indicación visual mediante un transmisor para la indicación local.
  
  

Figura 4: RTD de película fina y alambre.

Termopares. Al igual que los RTD, los termopares son sensores que controlan la temperatura en instalaciones industriales, de proceso y peligrosas y envían una señal electrónica al sistema de control.

Cómo funcionan:

• Un termopar tiene dos hilos, cada uno con un tipo de metal diferente.
  

Figura 5: Opciones de termopar metálico.

• Cuando los dos hilos distintos se unen por ambos extremos y se aplica temperatura a una de las uniones, fluirá una corriente eléctrica continua a través del bucle formado por los dos hilos, produciendo una tensión medible.
  

Figura 6: Uniones de termopares.

• Al variar la temperatura de la fuente, también lo hará la tensión. 
  
• El nivel de tensión es una función de la temperatura de unión en comparación con la temperatura de referencia (0 °C), lo que se denomina compensación de unión fría.
  
• Los termopares ofrecen el rango de temperatura más amplio de todas las opciones (-250 °C - 2000 °C). 
  
  

Figura 7: Rangos de temperatura del instrumento.

Vaya más allá de lo básico.

Ahora que ya tiene unos conocimientos básicos sobre los instrumentos de medición de la temperatura y su funcionamiento, ¿está preparado para profundizar un poco más? Aquí tiene algunos artículos relacionados que pueden ayudarle a empezar.

- Termómetros accionados por gas: Cuándo utilizarlos
- Cuándo utilizar un sensor de temperatura RTD frente a un termopar
- ¿Cómo funciona un termopar?

Para ver cuántos de estos instrumentos de temperatura se utilizan, descargue nuestra guía. O no dude en ponerse en contacto con uno de nuestros expertos en productos si tiene alguna pregunta.