¿Qué es una RTD?

Los detectores de temperatura por resistencia (RTD) son sensores eléctricos de temperatura que se utilizan para medir y controlar los cambios de temperatura en aplicaciones de proceso. Estos sensores son importantes para garantizar lecturas de temperatura precisas en industrias como la manufacturera, la aeroespacial y la sanitaria, donde 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 cómo funcionan, cómo se construyen, las clases de precisión y mucho 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.

Cómo funciona un detector de temperatura por resistencia (RTD).

Los elementos sensores de las RTD suelen estar hechos de metales puros, como el platino. A medida que la temperatura aumenta o disminuye, la resistencia del metal cambia, lo que permite a la RTD proporcionar lecturas de temperatura precisas y fiables. Esto hace que los RTD sean especialmente valiosos en procesos industriales, experimentos de laboratorio y otras aplicaciones en las que las mediciones precisas de temperatura son críticas. 

Pl latinio es el material preferido para los elementos sensores de las RTD, ya que es conocido por su gran resistencia a la corrosión, su excelente estabilidad a largo plazo y su capacidad para medir temperaturas en un amplio intervalo de -200 °C a 850 °C.

Estas RTD se clasifican comúnmente como: 

• RTD de platino de 100 ohmios, que es de 100 ohmios a 0 °C y se utiliza para la mayoría de las aplicaciones industriales generales de temperatura.
  
  
• El platino de 1000 ohmiosque es de 1.000 ohmios a 0 °C y se utiliza en aplicaciones de baja potencia. 

Otras opciones de material son el níquel y el cobre, que pueden utilizarse en aplicaciones limitadas.

Figura 1. Ejemplo de resistencia RTD de 100 ohmios.

Figura 2. Ejemplo de resistencia RTD de 1.000 ohmios.

Construcción de RTD.

Las sondas RTD cumplen la norma 60751 de la Comisión Electrotécnica Internacional (CEI). Estas normas cubren el tiempo de respuesta, la clase de tolerancia y las configuraciones de los cables conductores.

Las sondas suelen tener una carcasa protectora (material de la vaina) de acero inoxidable 316 y una alta resistencia de aislamiento de 500 megaohmios a 250 voltios. Las vainas típicas tienen diámetros de 1/8", 3/16" y 1/4". Existen sondas de montaje directo, en las que el sensor RTD se coloca en la punta de la sonda. A menudo, los RTD utilizan cables con aislamiento mineral (MI) y un tipo de extensión de retraso especificado por el cliente.

La extensión de retardo más común es el retardo de unión de boquilla, como se ve en la figura 3. Tienen una caja de empalmes eléctricos o un conector. Tienen una caja de conexiones eléctricas o un cabezal montado directamente en la sonda.

También hay sondas de montaje remoto. Los sensores RTD están en la punta de la sonda y también utilizan cables MI. Tienen una pieza de transición para conectar los hilos del cable MI al alambre del cable de extensión. El cable de alambre puede venir en una variedad de tipos de aislamiento de alambre y puede tener armadura de flexión para una protección adicional.

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

Tipos de elementos sensores RTD. 

Existen dos tipos de elementos sensores RTD:

Bobinado de alambre. Este elemento sensor consiste en una bobina de alambre de platino que cambia de resistencia con la temperatura. El diseño de bobinado de alambre ofrece una gran precisión y estabilidad en una amplia gama de temperaturas, de -200 °C a 850 °C.

Figura 4. Elemento sensor RTD bobinado. 

Fuente: Science Direct. 

Película fina. Este estilo de elemento sensor es hecho con un patrón de resistencia de platino en un base de cerámica. Tiene un rango de temperatura más estrecho de -50 °C a 400 °C y su precisión depende del rango de temperatura que se mida (véase la figura 6 a continuación). 

Figura 5. Elemento sensor RTD de película fina. 

Fuente: Science Direct. 

Clases de precisión RTD.

Antes de seleccionar una RTD para su aplicación, es importante conocer las diferentes clases de precisión de estos instrumentos. Estas clases, que se describen a continuación, pueden ayudarle a determinar qué sensor le proporcionará las mediciones de temperatura más fiables para sus necesidades específicas. La siguiente tabla ilustra las diferentes clases de precisión disponibles para las RTD.

Figura 6. Clase de precisión de la RTD. 

Configuraciones de cableado RTD.

Los sensores RTD son componentes pasivos que requieren una corriente de estimulación para producir una señal de salida. 

• Dos cables. Esta configuración se utiliza normalmente con longitudes de cable muy cortas para minimizar el error potencial. En este caso, la resistencia del cable conductor se añade a la resistencia del RTD y esto podría ser un error significativo.
  
  
• Tres hilos. Esta opción es mejor, es la más común y es el método que se utiliza normalmente con los transmisores. Si los tres hilos tienen la misma longitud, puedes anular la resistencia del hilo conductor en el circuito puente.
  
  
• Cuatro hilos. Es la mejor opción para obtener las mediciones más precisas y fiables. Se utiliza ampliamente para aplicaciones de prueba y medición. 

Figura 6. Opciones de cableado de RTD. 

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

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

• ¿Qué es un sensor de temperatura? (incluye diferentes tipos de sensores)
• ¿Cuánto cuestan los sensores de temperatura?
• ¿Por qué y cuándo es necesaria la calibración de RTD?
• Cómo realizar una calibración de 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.