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¿Qué es una termocupla? ¿Cuál es su importancia en la industria?

Termopares Alutal - excelência em termopares

Ajuste de temperatura

La temperatura siempre ha sido muy importante para la humanidad, ha sido uno de los pilares de nuestra evolución, contribuyendo a la seguridad, la supervivencia e incluso el bienestar. Hoy en día tiene un profundo impacto en nuestra vida diaria, ya sea en la medición de la temperatura ambiente, temperatura corporal, equipos eléctricos y electrónicos, temperatura de los motores de combustión y especialmente en procesos industriales.

Podemos conceptualizar la temperatura como el grado de agitación térmica de las moléculas que constituyen las sustancias, y la magnitud física permite la evaluación interna de un cuerpo, el segundo más utilizado en el mundo, sólo perdiendo por el tiempo.

Agitación térmica de moléculas - Alutal
Agitación térmica de moléculas - Alutal

Todos los procesos industriales modernos en algún punto de la cadena de producción se benefician de la medición y el control de la temperatura, lo que proporciona el control requerido por la legislación vigente.

Hay 3 maneras comunes de referirse a la medición de la templanza:

  1. Termometría: medición de la temperatura
  2. Pirometría: medición de altas temperaturas
  3. Criometría: medición de baja temperatura

Termocupla, ¿qué es?

El termocupla (también llamado termocupla) es uno de los sensores más importantes utilizados en la medición de temperatura en los más variados segmentos industriales.

Pueden tener las más variadas formas y dimensiones según su uso
Pueden tener las más variadas formas y dimensiones según su uso

Son los sensores de temperatura simples, robustos y de bajo costo utilizados en los más variados procesos, ya que su capacidad de medición se puede aplicar a un amplio rango de temperatura.

Las termocuplas son los sensores más adecuados para medir temperaturas de unas pocas decenas negativas a miles de grados Celsius. Son los sensores de temperatura más utilizados en el mundo.

Consiste en dos metales distintos, unidos en sus extremos y conectados a un termómetro termopar u otro dispositivo capaz de termopar, forman un circuito cerrado que genera una fuerza electromotriz cuando las dos juntas (T1 y T2) se mantienen a diferentes temperaturas.

Diagrama de operación de la termocupla
Diagrama de operación de la termocupla

Alutal es ahora reconocido como el fabricante líder de termocuplas en Brasil, produciendo los sensores de acuerdo a su diseño, asegurando así que son 100% adecuados para medir su proceso.

Conheça mais sobre os princípios físicos dos termoelementos em nossa Wiki:

Efecto Seebeck

La reacción eléctrica fue descubierta por casualidad en 1821 por el físico estonio Thomas Seebeck.

Cuando se dio cuenta de que, en un circuito cerrado, formado por dos conductores distintos A y B, se produce una circulación de corriente siempre y cuando haya una diferencia de temperatura DT entre sus uniones.

Llamamos a la junta de medición Tm, y a la otra, junta de referencia Tr. La existencia de un f.e.m. AB térmico en el circuito se conoce como el efecto Seebeck.

Siempre que la temperatura de la junta de referencia se mantiene constante, se verifica que la temperatura térmica f.e.m. es una función de la temperatura Tm de la junta de prueba, por lo tanto, este hecho permite utilizar un par termoeléctrico como termómetro.

Efecto Seebeck
Efecto Seebeck

Tipos de termocuplas

Están disponibles en varios tipos o calibraciones, es importante seleccionar cuidadosamente el termocupla adecuado para su aplicación.

Na tabela abaixo estão listados os principais tipos de termocuplas:

Calibración Elemento Positivo Elemento Negativo Rango de temperatura habitual Línea de error estándar (elija la más grande) Línea de error especial (elija la más grande)
Tipo T Cobre
Constantan -200°C~0°C +/-1°C ou +/-1,5% --/--
Tipo T Cobre Constantan 0°C~370°C +/-1°C ou +/-0,75% +/-0,5°C ou +/-0,4%
Tipo J Hierro Constantan 0°C~760°C +/-2,2°C ou +/-0,75% +/-1,1°C ou +/-0,4%
Tipo E Cromel Constantan 0°C~870°C +/-1,7°C ou +/- 0,5% +/-1,0°C ou +/-0,4%
Tipo K Cromel Alumel 0°C~1260°C +/-2,2°C ou +/- 0,75% +/-1,1°C ou +/-0,4%
Tipo N Nicrosil Nisil 0°C~1260°C +/-2,2°C ou +/- 0,75% +/-1,1°C ou +/-0,4%
Tipo S 90% Platino / 10% Rhihate Pt 100% 0°C~1480°C +-1,5°C ou +/- 0,25% +/-0,6°C ou +/-0,1%
Tipo R 87% Platino / 13% Rhihate Pt 100% 0°C~1480°C +/- 1,5°C ou +/- 0,25% +/-0,6°C ou +/-0,1%
Tipo B 70% Platino / 30% Rhihate 94% Platino / 06% Rhihate 870°C~1700°C +/- 0,5% +/-0,25%

Termocupla Tipo B

Tiene características muy similares a las de los modelos R y S. Son más estables, sin embargo, debido a su sensibilidad reducida, por lo general se utilizan sólo para medir temperaturas por encima de 300 °C, hasta 1800 °C.

También puede ser adecuado para el uso al vacío durante períodos cortos. Sin embargo, no debe utilizarse en atmósferas reductoras o que contienen vapor, tanto metálicas como no metálicas. Este equipo no debe insertarse directamente en un tubo de protección de metal primario y requiere el uso de aisladores cerámicos de alta alúmina y tubos de protección.

Termocupla Tipo E

Se puede utilizar en atmósferas oxidantes, inertes o de vacío. Sin embargo, no está indicado para alternar la oxidación y la reducción de atmósferas.

En comparación con otras termocuplas utilizados habitualmente, tiene una mayor potencia termoeléctrica, algo muy ventajoso para aquellos que quieren detectar pequeñas variaciones de temperatura.

Termocupla Tipo J

Se puede utilizar en atmósferas reductoras, neutrales u oxidantes. Sin embargo, no se recomienda en atmósferas con alto contenido de humedad y también a bajas temperaturas, ya que el termoelemento JP puede llegar a ser frágil.

Termocupla Tipo K

Destaca por ser de uso genérico. Tiene un bajo costo, y por su popularidad está disponible en las sondas más diversas. Las temperaturas cubiertas por este producto oscilan entre -200°C y 1200°C.

Termocupla Tipo N

Su gran estabilidad y resistencia a la oxidación a altas temperaturas lo hace más adecuado para mediciones a altas temperaturas, sin recurrir a termocuplas que incorporan platino en su constitución (tipos B, R y S). Fue diseñado para ser una 'evolución' tipo K.

Termocupla Tipo S

Se puede utilizar en atmósferas inertes u oxidantes. Presenta un buen índice de estabilidad cuando se expone a altas temperaturas a lo largo del tiempo, destacando por ser más alto que el de las termocuplas no platinos.

Sin embargo, los termoelementos de este aparato no deben estar expuestos a atmósferas reductoras o vapores metálicos. Lo indicado es que nunca se insertan directamente en tubos de protección de metal, sino primero en un tubo de protección cerámica con las siguientes especificaciones: fabricado con alúmina (Al2O3) de alta pureza (99,7%), denominado comercialmente tipo 799 (antiguo 710).

Sin embargo, cabe destacar que los tubos cerámicos con un contenido de lumina del 67% están disponibles en el mercado, llamados tipo 610, pero no se recomienda su uso para termocuplas de platino.

Termocupla Tipo T

Está indicado para atmósferas inertes, oxidantes o reductoras. Tiene buena precisión debido a una gran homogeneidad con la que se puede procesar cobre.

A temperaturas superiores a 300°C, la oxidación del cobre se vuelve muy intensa, reduciendo así su vida útil y provocando desviaciones en su curva de respuesta original.

Termocupla Tipo R

Tienen las mismas características de las termocuplas Tipo S, siendo adecuados para medir temperaturas de hasta 1600 °C, pero debido a que su mayor coste no es tan común su uso en la industria en general.

¿Cuál es la diferencia entre termocupla y termorresistencia?

Existem dois termoelementos muito usuais para a medição de temperatura: termocuplas y termorresistores. A pesar de los nombres similares, cada uno de ellos tiene sus propias características y funcionamientos.

Las termocuplas transforman la energía térmica en energía cinética y son adecuados para altas temperaturas de hasta 1700°C, tienen un bajo coste y se utilizan en los más variados procesos y en amplios rangos de temperatura.

Mientras que las termorresistencias son sensores de alta precisión y buena repetibilidad de lectura, basado en el principio de variación de la resistividad eléctrica de un metal en función de la temperatura.

Generalmente la termorresistencia está hecha de platino, pero también se pueden utilizar otros materiales, como el níquel y su rango de uso, desde -200ºC hasta 650ºC.

Las principales diferencias entre ellos son:

Termocupla Termorresistencia
- Basado en voltaje
- Mayor resistencia a las temperaturas
- Más económico
- Basado en la resistencia
- Mayor precisión
- Curva de resistencia en función de la temperatura más lineal

Conozca las 5 principales ventajas de Termocupla on Thermoresistence (RTD)

  1. Menor costo en comparación con el RTD en el mismo rango
  2. Rango de temperatura mayor que los termorresistenciadores
  3. Mejor tiempo de respuesta
  4. Mecánicamente más robusto
  5. Se puede utilizar en lugares con mucha vibración

¿Cómo elegir el sensor de temperatura correcto?

Es esencial que se especifique correctamente respetando la aplicación.

El uso de sensores con características inapropiadas puede dar lugar a errores de medición, fallos del proceso y baja vida útil.

Nuestros ingenieros destacan 5 puntos a observar:

  1. Determinar en detalle la aplicación donde se instalará
  2. Analice cuidadosamente la variación de temperatura en el lugar al que la termocupla estará expuesta
  3. Evaluar cuidadosamente cualquier resistencia química que la termocupla será expuesto durante su funcionamiento
  4. Considere la necesidad de resistencia a la abrasión y/o a las vibraciones
  5. Crear una lista con todos los requisitos de instalación (observar la compatibilidad con el equipo existente; los agujeros existentes pueden determinar el diámetro de la sonda, etc.)

Importancia de la calibración del sensor de temperatura

Tan importante como elegir el sensor adecuado es su calibración adecuada.

Es a través de él que podemos validar si el instrumento corresponde entre una magnitud física conocida o estandarizada y sus lecturas.

La calibración debe seguir las normas del mercado como la acreditación RBC CGCRE (General Accreditation, ABNT NBR ISO/IEC 17025,entre otras.

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Preguntas frecuentes

A continuación enumeramos las preguntas más frenéticas sobre las termocuplas y la medición de temperatura. Haga clic en el título para acceder al contenido.

¿Cuál es la diferencia entre Calor y Energía?

El calor es energía térmica en tránsito, que se produce debido a las diferencias de temperatura entre los cuerpos o sistemas involucrados. Para profundizar, vale la pena estudiar sobre la primera ley de la termodinámica, que es el principio de conservación de la energía aplicada a los sistemas termodinámicos.

La energía es la capacidad que un cuerpo tiene para realizar el trabajo. Profundizar, la investigación sobre la segunda ley de la termodinámica, que nos muestra las limitaciones impuestas por la naturaleza cuando convierte el calor en trabajo.

¿Cuáles son las formas de transferencia de calor?

El calor es un tipo de energía que se puede transferir de un cuerpo a otro cuando hay diferencia de temperatura entre ellos. La transferencia de calor puede ocurrir de tres maneras: radiación, conducción y convección.

La radiación térmica, también conocida como irradiación,es una forma de transferencia de calor que se produce a través de ondas electromagnéticas. Como estas ondas pueden propagarse en el vacío, no hay necesidad de contacto entre los cuerpos para la transferencia de calor.

La conducción es el proceso de transferencia de energía a través de un medio material, sin transportar materia. la energía térmica se propaga de partícula según partículas del medio. Se produce principalmente en materiales sólidos, este proceso es más eficiente en materiales como metales, que son buenos conductores de calor.

La convección es la forma común de transferencia de calor a gases y líquidos.

Las termocuplas actúan transfiriendo calor por conducción, sin embargo se pueden utilizar en todo tipo de ambientes (radiación, conducción o convección).

¿Qué es un sensor de temperatura y cuáles son sus tipos?

Un sensor de temperatura es un dispositivo que responde a un estímulo físico/químico de una manera específica y medible de manera análoga.

Los sensores de temperatura pueden ser:

  • Termómetros líquidos de vidrio
  • Termocuplas
  • Resistencias sensibles a la temperatura (termistores)
  • Detector de temperatura de resistencia (RTD)
  • Termómetros bimetálicos
¿Qué son los termocuplas especiales?

Son termocuplas que utilizan materiales nobles en elementos positivos y negativos, por ejemplo, Termocupla Oro/Platino (Au/Pt), Tungsteno-Rh-nium (Tipo W, D, C), Iridium 40%-Rhodio/Iridium.

¿Qué tipos de ensambles puede tener una termocupla?

Las termocuplas pueden tener 3 tipos de ensamblaje:

Convencional: se ensamblan de manera simple, usando aisladores y bloques de conexión de cerámica.

Aislamiento mineral: también conocido como TIM (termocupla de aislamiento mineral), consta de una cubierta de protección metálica en la que los conductores están altamente compactados con óxido de magnesio que proporciona un excelente aislamiento eléctrico, conductores completamente aislados de las condiciones ambientales.

Flexible: Ideal para usar en la industria de procesamiento de plásticos o en aplicaciones donde se necesitan: facilidad de instalación, extracción fácil y tiempo de respuesta rápido.

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