¿Qué es un sensor de temperatura?

En un reciente artículo del blog Entendiendo lo básico, repasamos cómo se mide la temperatura en aplicaciones industriales utilizando diferentes tipos de termómetros. En este artículo, nos centraremos en los sensores de temperatura utilizados para medir la temperatura en sistemas de fabricación de equipos originales (OEM), procesos industriales ligeros o incluso aplicaciones más complejas. 

Sea cual sea el propósito, las mediciones de temperatura inexactas pueden tener graves consecuencias para toda la operación, por lo que querrá estar seguro de que utiliza instrumentos precisos y fiables para hacer el trabajo. 

Si es nuevo en las aplicaciones OEM o simplemente necesita un repaso de los conceptos básicos de los sensores de temperatura, ha llegado al lugar adecuado. Aquí repasaremos los distintos tipos de sensores de temperatura, cómo funcionan y qué hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar la mejor opción para sus necesidades específicas. Al final del artículo, encontrará recursos adicionales relacionados con la medición de temperatura que pueden interesarle.

¿Qué es un sensor de temperatura y dónde se utilizan?

A diferencia de los termómetros, que sólo proporcionan una lectura visual de la temperatura del proceso, los sensores utilizan tecnología para detectar cambios de temperatura en el proceso y convertirlos en una señal de salida legible. La señal se envía a un sistema de control visible para los operarios, que supervisan cualquier cambio que se produzca.

Estos dispositivos pueden utilizarse en diversas aplicaciones, entre ellas:

Figura 1: Aplicaciones del sensor de temperatura

Diferentes tipos de sensores de temperatura entre los que elegir

Existen muchos tipos de sensores de temperatura, cada uno con una finalidad ligeramente distinta. Cada tipo tiene sus ventajas y limitaciones. Antes de elegir el más adecuado para su aplicación, deberá tener en cuenta los requisitos de precisión, el rango de temperatura y las condiciones ambientales, entre otras cosas.

Algunos de los tipos más comunes de sensores de temperatura son: 

Termopares

Los termopares son conocidos por sus amplios rangos de temperatura (más de 2000 °C o 3632 °F) y sus rápidos tiempos de respuesta.

Están hechos de dos metales diferentes que se unen en un extremo. Esto se denomina unión, que suele conectarse a un dispositivo de medición.

Cuando existe una diferencia de temperatura entre el extremo unido y los otros extremos, se genera una tensión que puede medirse y convertirse en una lectura de temperatura. La temperatura de unión de referencia en milivoltios aumentará o disminuirá con las temperaturas introducidas en la unión del termopar. La diferencia en milivoltios de la salida del termopar varía en función de los materiales utilizados.

Figura 2: Uniones de termopares.

Los termopares son típicamente más rentables, pero menos precisos, menos estables y pueden desviarse con el tiempo. Sin embargo, estos sensores, incluyendo la sonda de temperatura termopar Ashcroft® S80 tienen una respuesta de temperatura más rápida, son más resistentes y pueden soportar condiciones más duras, tales como vibraciones y altas temperaturas.

Figura 3: Sonda de temperatura termopar Ashcroft® S80 

Detectores de temperatura por resistencia (RTD)

Los detectores de temperatura por resistencia (RTD) ofrecen una gran precisión y estabilidad y se utilizan a menudo en aplicaciones industriales. Los valores de resistencia de estos sensores cambian con la temperatura. Los RTD pueden ser de alambre bobinado o de película delgada. Por tanto, la resistencia es relativa a la temperatura, y aumenta o disminuye con la temperatura. Dependiendo de su aplicación, puede elegir configuraciones de RTD de 2, 3 y 4 hilos.

Figura 4: RTD de película fina y bobinado de alambre.

Los RTDs como la Sonda de Temperatura RTD Ashcroft® S81 son más precisos, estables y lineales dentro de un rango de temperatura de hasta 600 °C (1112 °F). Estos sensores se utilizan normalmente para rangos de temperatura más bajos y ofrecen una mayor precisión, estabilidad y repetibilidad que otros sensores.

Figura 5: Sonda de temperatura Ashcroft® S81 RTD 

Termistores

Al igual que los RTD, los termistores (resistencias termosensibles) cambian de resistencia con la temperatura. Los termistores tienen un mayor cambio de resistencia por grado de cambio de temperatura que los RTD. Esto proporciona una mayor resolución.  

Los hay de dos tipos: Compensación Negativa de Temperatura (NTC) o Compensación Positiva de Temperatura (PTC). La resistencia de un termistor NTC disminuye a medida que aumenta la temperatura. Se suelen utilizar en dispositivos de control de temperatura, como termostatos. La resistencia de un termistor PTC aumenta al aumentar la temperatura. Se suelen utilizar para la protección de circuitos.

Figura 6: Termistor NTC 

Circuitos integrados (CI) Sensores de temperatura

Un sensor de temperatura IC es un transductor de dos terminales que produce una salida electrónica proporcional a los cambios de temperatura. La salida típica es de 10 mV por °C. Son conocidos por su precisión en un rango de temperatura limitado y se utilizan habitualmente en dispositivos electrónicos.

Figura 7: Sensor de temperatura IC 

Sensores de temperatura OEM configurados a medida

En muchas aplicaciones, puede no ser posible utilizar un simple sensor de temperatura con un termopar o una salida resistiva. En estos casos, es mejor tener una solución de sensor diseñado a medida como el Sensor de Temperatura Ashcroft® KTS1.  

El elemento sensor base del KTS1 es un RTD. La RTD se monta en una sonda con un racor roscado para el montaje y la electrónica para convertir la medición de temperatura de la RTD en una salida (véase la tabla siguiente) que pueda utilizarse fácilmente en el sistema. La rosca de conexión a proceso puede ser personalizada. La conexión eléctrica puede ser un conector personalizado o un cable.

Figura 8: Sensor de temperatura Ashcroft® KTS1 

Figura 9: Salidas del sensor de temperatura

Vaya más allá de lo básico.

Ahora que sabe un poco más sobre los sensores de temperatura y su funcionamiento, es posible que desee obtener información más detallada. Aquí tienes algunos artículos relacionados para tu referencia.

• Cuándo utilizar un sensor de temperatura RTD frente a un termopar 
• Revisión de productos: Nuevos RTD y termopares 
• ¿Cuánto cuestan los sensores de temperatura? 
• ¿Cómo funciona un termopar?

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