Los sensores de temperatura son dispositivos diseñados para medir el parámetro de temperatura de un objeto, un medio o un entorno en particular y convertir esta medición en una señal eléctrica o digital que pueda ser procesada y utilizada para controlar sistemas.
Existen muchos tipos de sensores de temperatura, diferentes rangos de medición, diferentes materiales con los cuales son construidos, para diversas aplicaciones, y distintos principios de medición.
Las mediciones de temperatura generalmente se realizan usando un sensor (los más comunes son un termopar o un RTD) y un circuito de acondicionamiento de señal (ya sea un transmisor o un canal de una tarjeta de entrada a un DCS o PLC) para amplificar la señal de bajo nivel (ohmios o mV) del sensor para una señal de corriente más robusta de 4-20 mA.
En esta ocasión nos vamos a centrar en dos tipos por ser los más utilizados: Sensores de temperatura RDT y Termocupla.
1. TERMORESISTENCIAS (RTD):
Este tipo de sensores funcionan en base al principio de variación de la resistencia eléctrica de un material conductor con respecto a la temperatura.
Los RTD están construidos con un material resistivo con cables conectados y generalmente colocados dentro de una funda protectora. El material resistivo puede ser platino, cobre o níquel, siendo el más común, con diferencia, el platino debido a su alta precisión, excelente repetibilidad y linealidad excepcional en un amplio rango y exhibe un gran cambio de resistencia por grado de cambio de temperatura.
Comportamiento de resistencia vs temperatura
Algunas características físicas principales de los sensores de temperatura son las que se muestran en la siguiente figura.
La relación entre la resistencia y la temperatura en un RTD se describe mediante el coeficiente de temperatura del platino (α), que es una constante para un rango de temperaturas específico. Para los RTD de platino más comunes, el valor de α es aproximadamente 0.00385 ohmios por grado Celsius (Ω/°C). Esto significa que, para cada grado Celsius de cambio en la temperatura, la resistencia del RTD cambiará en 0.00385 ohmios.
En el siguiente gráfico se muestra el comportamiento del coeficiente de temperatura de resistencia de una PT100.
Utilizando la resistencia medida y la curva de calibración específica del RTD, se calcula la temperatura con una precisión muy alta. Esta medición de temperatura se puede mostrar en una unidad de visualización o transmitirse a un sistema de control o adquisición de datos para su procesamiento y registro.
Los RTD son conocidos por su alta precisión y estabilidad a largo plazo, lo que los hace adecuados para aplicaciones que requieren mediciones de temperatura altamente precisas.
2. TERMOCUPLAS:
El principio de medición de una termocupla se basa en el efecto termoeléctrico, que establece que cuando se unen dos conductores de metales diferentes en un punto de medición de temperatura y se genera una diferencia de potencial eléctrico (fuerza electromotriz o fem) que es proporcional a la diferencia de temperatura entre ese punto y un punto de referencia conocido, generalmente llamado «unión fría».
El elemento de medición de unión caliente se coloca dentro del sensor y se expone al proceso. La unión fría, o unión de referencia, es el punto de terminación fuera del proceso donde se conoce la temperatura y donde se mide el voltaje.
Se debe conocer la temperatura en la unión fría para calcular la temperatura de la unión caliente. Este proceso se conoce como “compensación de unión fría” (CJC). Realizar un CJC preciso es crucial para la precisión de la medición de temperatura.
El proceso de fabricación de este tipo de sensores comienza con la elección del alambre de alta calidad de los materiales necesarios para el tipo T/C que se fabrica. Los alambres se unen mediante varios métodos que incluyen torsión, sujeción, soldadura fuerte y varios tipos de soldaduras (por ejemplo, de cordón y a tope). Para obtener el mejor rendimiento, la unión caliente debe ser mecánicamente sólida, eléctricamente continua y no contaminada por los ingredientes químicos de los materiales de soldadura o soldadura fuerte.
Métodos de conjunción caliente
Hay muchos tipos de T/C que utilizan varias combinaciones de metales. Estas combinaciones tienen diferentes características de salida que definen el rango de temperatura aplicable que puede medir y la salida de voltaje correspondiente. Cuanto mayor sea la magnitud de la salida de voltaje, mayor será la resolución de la medición, lo que aumenta la repetibilidad y la precisión.
Las termocuplas son ampliamente utilizadas debido a su versatilidad y su capacidad para medir temperaturas en un amplio rango, desde temperaturas muy bajas hasta temperaturas extremadamente altas.
Tomado de https://blog.suileraltamirano.com
