Qué es un termopar

A termopar es un tipo de sensor eléctrico de temperatura que se utiliza para medir y controlar los cambios de temperatura en aplicaciones de proceso. Similares a los detectores de temperatura por resistencia (RTD), estos sensores están diseñados para garantizar lecturas de temperatura precisas en aplicaciones en las que el control preciso de la temperatura es esencial para la seguridad y la eficiencia. 

Como parte de la serie de Ashcroft Entendiendo lo Básico, este artículo le proporcionará una revisión de alto nivel de estos instrumentos, incluyendo su origen, cómo funcionan para diferentes aplicaciones y más. estos instrumentos, incluyendo su origen, cómo funcionan para diferentes aplicaciones y más. También obtendrá información sobre cuándo utilizar (o no utilizar) este tipo de sensor y será dirigido a recursos adicionales que pueden ayudarle a profundizar sus conocimientos sobre el tema de los sensores de temperatura.

Esta información proviene de 40 años de experiencia en la industria de medición de temperatura y presión, diseño, ingeniería y gestión de productos, que incluye 17 años trabajando con Ashcroft - líder en instrumentación de temperatura y presión.

¿Cuál es el origen del termopar?

El origen de un termopar se remonta a 1821, cuando Thomas Johann Seebeck descubrió que se genera una corriente eléctrica de baja intensidad cuando se unen dos conductores de metales diferentes y se someten a una diferencia de temperatura. Los dos conductores conectados se conocen como termopar.

Figura 1. Ejemplo del efecto Seaback.

Cómo funciona un termopar.

Un termopar está compuesto por dos tipos de hilos metálicos unidos por un extremo para formar una unión, denominada unión caliente, donde se mide la temperatura. Los otros extremos de los hilos se conectan a un punto de referencia, denominado unión fría. La unión fría suele estar referenciada a 0 grados C. Cuando hay una diferencia de temperatura entre las uniones caliente y fría, se genera una tensión que puede medirse y correlacionarse con la temperatura.

En el ejemplo siguiente, tenemos una unión soldada de termopar que se calienta a 100 °C (la unión caliente). Si bajamos la temperatura en el otro extremo de los cables del termopar a 0 °C (la unión fría), tenemos una diferencia de temperatura de 100 °C, que para este termopar de tipo K producirá una señal de 4,096 milivoltios. 

Figura 2. Ejemplo de funcionamiento de un termopar. 

Sondas termopares.

Ashcroft fabrica dos tipos de sondas termopar que se fabrican según normas ASTM. Sus materiales de cubierta están hechos con acero inoxidable 316 o Inconel 600, proporcionando una alta resistencia de aislamiento (IR) de 1.000 megaohmios(MΩ) a 500 voltios. 

• Termopares de montaje directo como el Ashcroft® S50 tienen el sensor posicionado en la punta de la sonda. Utilizan cables con aislamiento mineral (MI) y tienen un retardo especificado por el cliente; el más común (mostrado abajo) es el retardo de unión de boquilla. La caja de conexiones eléctricas, o cabezal, se monta directamente en la sonda.
  
  
• Termopares de montaje remoto, como el Ashcroft S80 y S81también tienen el sensor en la punta de la sonda y utilizan cables MI. Tienen una pieza de transición para conectar los cables MI al cable de extensión. El cable de extensión (que tiene que ser el mismo que el tipo de termopar) puede venir en una variedad de tipos de aislamiento de alambre y puede tener armadura flexible para protección adicional. 

Figura 3. Ejemplo de construcción de una RTD con una unión de espiga. 

Uniones de termopares. 

Existen dos tipos de uniones termopar:

• Las uniones conectadas a tierra tienen la unión soldada a la punta de la sonda.
• Las uniones no conectadas a tierra tienen la unión aislada de la punta de la sonda. 

Figura 4. Unión termopar puesta a tierra. 

Figura 5. Unión de termopar sin conexión a tierra. 

8 tipos de termopares.

Puede elegir uno de los ocho tipos de termopares, en función de su aplicación:

• El tipo T se utiliza normalmente para aplicaciones criogénicas y de congelación.
• El tipo J se utiliza en muchas aplicaciones industriales generales.
• El tipo E se utiliza para mediciones de mayor precisión.
• El tipo K es el termopar más utilizado en aplicaciones industriales generales.
• El tipo N se utiliza en aplicaciones que necesitan una mayor resistencia a la oxidación y una menor deriva.
• El tipo S se utiliza para hornos de alta temperatura. '
• El tipo R se utiliza para tratamientos térmicos a alta temperatura y aplicaciones biotecnológicas.
• El tipo E es el termopar de mayor temperatura. Los tipos de termopar varían en el rango de temperatura utilizable y en el coste. 
  

Los termopares utilizados para rangos de temperatura más elevados, incluidos los S, R y E, son más caros que otros tipos.

Figura 6. Tipos de termopares con una combinación de aleaciones seleccionadas.  

¿Está preparado para ir más allá de los conceptos básicos de los sensores de temperatura termopares?

Ahora que ya conoce los fundamentos básicos de los termopares y su funcionamiento, es probable que tenga más preguntas. Aquí tiene algunos recursos útiles para su referencia: 

• ¿Cómo funciona un termopar?
• ¿Qué cable de termopar es mejor para mi aplicación?
• Uniones de termopar con y sin conexión a tierra: ¿Por qué elegir uno u otro?
• ¿Qué es la calibración de termopares?
• ¿Cuánto cuestan los sensores de temperatura?
• ¿Qué es una RTD?

Si tiene alguna pregunta, no dude en ponerse en contacto con uno de nuestros expertos en productos. Mientras tanto descargue nuestra guía para conocer nuestra línea de sondas RTD y termopar personalizadas.