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Este artículo fue publicado originalmente el 23 de agosto de 2023 por Rick Zerafin y fue actualizado el 26 de junio de 2024 por Dave Dlugos.
Medir la temperatura con precisión constante es vital para varios procesos industriales en numerosos sectores, desde la construcción a la energía, pasando por la fabricación. Aunque muchos instrumentos pueden medir la temperatura de gases y líquidos en estos procesos, los termopares se encuentran entre los más populares gracias a su sencillo diseño y versatilidad.
Sin embargo, con el tiempo, el rendimiento del termopar puede disminuir por diversas razones. Dos de las más comunes son la deriva y la temperatura elevada.
Como autoridad líder en instrumentación de medición de temperatura, ayudamos a los clientes a comprender los factores que deben tener en cuenta al seleccionar los instrumentos y los pasos necesarios para mantener los sistemas en funcionamiento de forma eficiente. Si su proceso incluye la medición de temperatura con un termopar, este artículo le explicará por qué es importante calibrar su instrumento y cómo hacerlo.
También obtendrá acceso a recursos útiles que pueden ayudarle a profundizar sus conocimientos sobre el tema de los sensores de temperatura.
La deriva hace que las mediciones de temperatura de los termopares varíen con el tiempo.
Todos los instrumentos, incluidos los termopares , experimentan un fenómeno de "deriva" de su señal de salida original. Los sensores se desvían por muchas razones, como golpes mecánicos, trabajo en frío, vibraciones, ciclos térmicos, envejecimiento, corrosión y entornos oxidantes. Debido al número de variables del proceso, la deriva es aleatoria y difícil de predecir.
La importancia de la deriva dependerá de la aplicación. Una deriva que se considera mínima en un proceso petroquímico puede ser perjudicial en un proceso farmacéutico por lotes. Las aplicaciones de tolerancia ajustada, como los programas de limpieza in situ (CIP), pueden requerir un programa de calibración estricto con una frecuencia elevada para evitar que los sensores se salgan de la tolerancia sin ser detectados. Véase la figura 1.
Figura 1: Deriva del termopar y su efecto en diferentes industrias
En aplicaciones de proceso con temperaturas bajas a medias, los termopares se desviarán, pero permanecerán dentro de los niveles de aceptación de tolerancia especificados durante periodos más largos en comparación con la desviación a temperaturas elevadas. En entornos moderados, los termopares configurados correctamente pueden proporcionar servicios útiles que van de cinco a diez años y más.
Las temperaturas elevadas también provocan la deriva del termopar.
A temperaturas elevadas en el rango de 900 °C y superiores, la deriva del termopar se acelera cuando hay suficiente energía para conducir las impurezas a los conductores de aleación del termopar y cambiar su composición.
En algunas aplicaciones, el cromo de un conductor se difunde en el segundo conductor y reduce la salida de milivoltios hacia abajo. La lectura de temperatura más baja resultante puede ser malinterpretada por un operador como una necesidad de aumentar la energía a un horno o incinerador, lo que resulta en una mayor degradación del sensor, así como pérdidas significativas de energía.
A diferencia de la calibración de un transmisor, la calibración de un termoparno restablece la señal de salida del sensor a su estado prístino original, ya que los conductores se han visto comprometidos en cierta medida.
Cómo se realizan las calibraciones de termopares.
Ahora que ya sabe por qué debe calibrar un termopar, el siguiente paso es comprender cómo se realiza la calibración de un termopar.
El tipo de calibración más habitual es una comparación entre el sensor que se va a instalar en un proceso en la planta y un sensor de referencia con un error conocido.
El sensor instalado en la planta tiene una incertidumbre desconocida antes de la calibración. Este termopar se denomina unidad bajo prueba o UUT (Unit Under Test). Se utilizan otros nombres comunes, como sensor bajo prueba (SUT), dispositivo bajo prueba (DUT) y unidad bajo calibración (UUC).
Para la calibración se utiliza un sensor certificado de alta precisión denominado termómetro de resistencia de platino (PRT). Este PRT se denomina "PRT de trabajo", ya que se utiliza continuamente para calibrar múltiples sensores de proceso durante toda su vida útil.
Figura 2: Cadena de trazabilidad de la calibración desde la planta de transformación hasta las normas nacionales internacionales.
El sensor PRT de trabajo está certificado y es trazable mediante un enlace de trazabilidad ininterrumpida a través de laboratorios nacionales acreditados, institutos nacionales de metrología y hasta una norma internacional. Otros sensores más precisos denominados PRT secundarios (SPRT) y primarios se utilizan para certificar los PRT de trabajo antes de su entrega a un laboratorio de calibración.
El proceso de calibración del termopar.
En el proceso de calibración, los ingenieros y técnicos de calibración comparan la lectura de medición de temperatura del PRT de trabajo certificado con la lectura de medición de la UUT para un punto de temperatura determinado.
Cómo se realiza el calibrado
- La UUT y el PRT se instalan en una fuente de calor (normalmente un bloque seco).
- El bloque seco se ajusta a una temperatura determinada y se deja estabilizar.
- Las dos señales de salida independientes de cada sensor son captadas y registradas por contadores calibrados de alta precisión (como se muestra en la figura siguiente).
- Las mediciones de temperatura del PRT y la UUT se comparan entre sí.
- El error de la unidad bajo prueba se determina mediante un análisis del diferencial de medición de temperatura del PRT de trabajo y el error conocido del PRT.
Si la comparación es aceptable según las especificaciones del cliente, se elabora un certificado con la información pertinente de ambos sensores y los medidores de medición. El sensor UUT suele etiquetarse y marcarse para que coincida con el número de serie o etiqueta del certificado de calibración correspondiente.
Tanto el sensor como el certificado se entregan en la planta, lo que proporciona al personal de operaciones de proceso, mantenimiento, fiabilidad y HSE la confianza añadida de un termopar con un error conocido trazable a normas nacionales e internacionales.
Figura 3: Configuración de calibración de comparación de sensores con bloque seco como calor de calor
¿Quiere saber más sobre los termopares?
Ahora que ya sabe qué es la calibración de termopares y cuáles son sus ventajas, puede buscar la solución más adecuada para su aplicación. Tener en cuenta estos factores puede ayudarle a evitar problemas y a mantener su proceso en funcionamiento con mediciones de temperatura fiables y precisas.
Usted merece sentirse confiado en su equipo de medición. En Ashcroft, entendemos que no todas las aplicaciones son iguales y los requisitos pueden variar. Proporcionamos soporte para sus necesidades operativas diarias, MRO y turnarounds, trabajando con ingeniería de construcción de adquisiciones (EPC), y las empresas de ingeniería corporativa en grandes proyectos de capital con un equipo de apoyo dedicado.
Si desea obtener más información sobre los termopares y otros sensores de temperatura, consulte otras entradas de nuestro blog:
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Cuándo utilizar un sensor de temperatura RTD frente a un termopar
- ¿Qué es la calibración de termopares? (¿y cuáles son sus ventajas?)
- Revisión de productos: Nuevos RTD y termopares
- Montaje de un termopozo en termómetros bimetálicos o RTD/termopares
- ¿Cuánto cuestan los sensores de temperatura?
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