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Termopar – Información Técnica

Free Guide to Thermocouple and Resistance Thermometry

Termopares de Aislamiento Mineral

Casquillo, diám. 0.25 a 10.8mm Termopar de Aislamiento Mineral CasquilloGran selección de casquillos lisos y roscados suministrados con cable de extensión (PVC, FEP, fibra de vidrio, etc.) Conector Miniatura Macho, diám. 0.25 a 3.0mm Termopar de Aislamiento Mineral Conector Miniatura Machoconector miniatura macho que soporta hasta 220ºC, 300ºC, 425ºC o 600ºC Conector Miniatura Hembra, diám. 0.25 a 3.0mm Termopar de Aislamiento Mineral Conector Miniatura Hembraterminación conector miniatura hembra que soporta hasta 220ºC, 300ºC, 425ºC o 600ºC Conector Estándar Macho, diám. 0.25 a 8.0mm Termopar de Aislamiento Mineral Conector Estándar Machoterminación conector estándar macho que soporta hasta 220ºC, 300ºC, 425ºC o 600ºC Conector Estándar Hembra, diám. 0.25 a 8.0mmTermopar de Aislamiento Mineral Conector Estándar Hembraterminación conector estándar hembra que soporta hasta 220ºC, 300ºC, 425ºC o 600ºC Cabezal de aleación fundida, diam. 3.0 a 6.0mm

Termopar de Aislamiento Mineral con Cabezal de aleación fundidaCabezal roscado de aleación fundida con zócalo cerámico. Disponible en formato simple y doble.
Cabezal miniatura IP67 de aleación fundida, diam. 3.0 a 8.0mmTermopar de Aislamiento Mineral con Cabezal miniatura IP67 de aleación fundidaCabezal de aleación fundida para intemperie, con tapa roscada y zócalo cerámico. Disponible en formato simple y doble Cabezal estándar IP67 de aleación fundida, diam. 4.5 a 10.8mm Termopar de Aislamiento Mineral con Cabezal estándar IP67 de aleación fundidaCabezal de aleación fundida para intemperie, con tapa roscada y zócalo cerámico. Disponible en formato simple, doble y triple Zócalo cerámico amortiguado, diam. 3, 4.5, 6 y 8.0mmTermopar de Aislamiento Mineral con Zócalo cerámico amortiguadoMontaje con zócalo cerámico amortiguado, apto para su instalación en cualquier cabezal estándar

Termopares

Cuando exponemos un conductor eléctrico a un gradiente de temperatura, el flujo de energía (calor) está asociado al flujo de electrones a lo largo del conductor, y se genera una fuerza electromotriz (f.e.m.) en esta zona. Tanto la amplitud como el sentido de la f.e.m. dependen de estos mismos parámetros, del propio gradiente de temperatura y del material del que esté compuesto el conductor. El voltaje es una función del gradiente de temperatura y de la longitud del conductor. Este efecto se descubrió en 1822 por TJ Seebeck.

El voltaje que aparece en los extremos del conductor es la suma de todas las f.e.m. generadas a lo largo del mismo. Por lo tanto, para una misma diferencia de temperatura T1-T2, las distribuciones de gradiente mostradas en el diagrama de las figuras 2.1 (a, b y c) producen el mismo voltaje E, siempre y cuando el conductor tenga unas características termoeléctricas uniformes en toda su longitud. Como se muestra, el voltaje de salida de un conductor simple no se puede medir habitualmente, ya que la suma de las f.e.m. internas alrededor de un circuito completo en cualquier gradiente de temperatura es cero. En un termopar real, la unión de dos materiales de distintas características termoeléctricas producen un flujo de electrones y un nivel de voltaje de salida medible por la instrumentación asociada.

Por lo tanto, dos conductores A y B de diferente aleación, unidos y expuestos a los mismos gradientes de temperatura (figura 2.1) generan salidas como las mostradas en la figura 2.2. Existe un flujo de electrones en la unión causado por las distintas f.e.m. termoeléctricas como resultado de la interacción del gradiente de los dos conductores diferentes. De ahí el término "termopar".


Figuras 2.1 a,b,c: Distribuciones de temperatura resultantes con idéntica f.e.m. termoeléctrica


Figuras 2.2 a,b,c: F.e.m. termoeléctricas generadas por gradientes de temperatura



Cabe destacar que la f.e.m. termoeléctrica se genera en la región del gradiente de temperatura y no en la unión como tal. Es importante que se comprenda este punto, ya que existen implicaciones prácticas en la termometría de termopares. Se debe comprobar que los conductores del termopar sean física y químicamente homogéneos. De la misma manera, las uniones en sí deben estar situadas en zonas isotérmicas. Si no se cumple alguna de estas condiciones, el resultado serán f.e.m. adicionales no deseadas.

Se puede intercalar un número cualquiera de conductores en un circuito termoeléctrico sin que ello repercuta en la f.e.m. de salida, siempre y cuando ambos extremos estén a la misma temperatura, y una vez más, se asegure la homogeneidad. Este hecho nos conduce al concepto de cables de extensión y compensación, cuya utilización nos permite intercalarlos entre el termopar y la instrumentación, consiguiendo de esta manera tiradas mas largas sin apenas pérdidas de señal. Ver capítulo 2, sección 3.

Volviendo a la figura 2.2, la salida ET es igual para cualquier distribución de gradiente de temperatura para una diferencia de temperatura T1 y T2, siempre y cuando los conductores tengan unas características termoeléctricas uniformes en toda su longitud. La salida del termopar es tan solo una función de las temperaturas de las dos uniones principales, debido a que las uniones M, R1 y R2 representan los límites de los conductores generadores de f.e.m., y que los conductores restantes que unen los instrumentos de medida son de cobre (homogéneo). Esencialmente, esta es la base de la termometría mediante termopares.

Las uniones relevantes son la unión de medición (M) y las de los cables de diferente aleación a las conexiones de salida de cobre (normalmente, un par de uniones), llamada unión de referencia (R), como se ve en la figura 2.2. Siempre que la temperatura de la unión de referencia (R) sea conocida, la temperatura de la unión de medición (M) se puede deducir de la f.e.m. de salida del termopar. Por lo tanto, los termopares se pueden considerar dispositivos de medida de temperatura diferenciales, no sensores de temperatura absolutos. Los puntos importantes a tener en cuenta en este apartado son cuatro. En primer lugar, los termopares solo generan señal en las regiones donde existen gradientes de temperatura. En segundo lugar, solo se puede asegurar la precisión y estabilidad si las características termoeléctricas de los conductores del termopar son uniformes en su totalidad. En tercer lugar, solo se puede generar una f.e.m. en un circuito compuesto por materiales de diferente naturaleza y bajo un gradiente de temperatura. Y en cuarto lugar, los efectos termoeléctricos únicamente se aprecian en las uniones.

Compensación de la Unión de Referencia

Existen tablas de referencia para cada combinación de termopar, relacionando el voltaje de salida (f.e.m.) con la temperatura de la unión de medida. Para una correcta medida de temperatura mediante termopares es necesario ceñirse a los valores medidos con estas tablas de referencias estrictamente normalizadas. La f.e.m. de salida de los termopares es una relación directa de la diferencia de temperatura entre las uniones de medida y de referencia, por lo tanto ante una variación de la temperatura de la unión de referencia obtendremos valores diferentes de tensión para una misma temperatura en la unión de medida. Las tablas mencionadas anteriormente siempre suponen de forma expresa que la unión de referencia se mantiene en 0ºC.

Esto se puede lograr mediante la inmersión de la unión de referencia (transición a cables de cobre) en un baño de hielo derretido, mediante tubos aislantes de cristal, o en una cámara de temperatura controlada, como un bloque isotérmico con sensores de temperatura adecuados. Aunque, hoy en día, para realizar medidas industriales, este tipo de compensación se lleva a cabo normalmente por electrónica de corrección de temperatura incluyendo técnicas de linealización (normalmente digitales), para solventar la no linealidad de las curvas. Ver capítulo 1, sección 5. Generalmente, las variaciones de temperatura en la unión de referencia se evalúan mediante un dispositivo termosensible (habitualmente un termistor), colocado lo más próximo posible a la unión de referencia. Este elemento nos permite realizar la corrección del valor de medida respecto a las variaciones de temperatura producidas en la unión de referencia.

Métodos de Compensación de la Unión de Referencia



Según hemos descrito en apartados anteriores, los termopares generan una f.e.m. de salida en función de la diferencia de temperatura existente entre la unión de medida y la de referencia. Por tanto, para que el sensor realice una medida absoluta y no diferencial, es necesario mantener la unión de referencia a una temperatura conocida (figura 5.1). Uno de los métodos utilizados todavía en la actualidad por los laboratorios, consiste en mantener la unión de referencia a una temperatura estable mediante su inmersión en una mezcla de hielo y agua en descongelación. Suponiendo que se utiliza agua destilada en forma de hielo, la temperatura durante el proceso de descongelación se establece en una constante de 0ºC ±0.001ºC. En la práctica, el único requisito, para realizar este tipo de compensación, es la utilización de un recipiente Dewar con hielo consiguiendo una precisión considerable.

No obstante, este sistema exige una atención constante ya que requiere una reposición frecuente cuando su uso es prolongado. Evidentemente el sistema no es apropiado para uso industrial. Las posibilidades de error implican una variación de varios grados en la medida, que ocurre cuando se derrite tal cantidad de hielo que las uniones de referencia quedan sumergidas únicamente en agua con el hielo flotando en la superficie. También hay que tener en cuenta que si el hielo utilizado ha estado en el congelador, estará a una temperatura por debajo de 0ºC.


Figuras 5.1: Recipiente Dewar


En la actualidad existen alternativas más versátiles para su utilización en entornos industriales, diseñadas para ofrecer una temperatura de referencia de 0ºC. Uno de estos métodos consiste en introducir la unión de referencia en una zona que incluye un control de temperatura automático para mantener constantemente las uniones en el punto de congelación utilizando equipos semiconductores termoeléctricos de enfriamiento (Peltier), consiguiendo que los errores de temperatura estén por debajo de 0.1ºC. La utilización del punto de congelación como referencia, o su equivalente (independientemente del método), es preferible a las demás alternativas, no sólo debido a la precisión y estabilidad, sino porque las tablas de referencia para termopares están basadas en una temperatura de referencia de 0ºC.


Figuras 5.2: Zona de temperatura controlada



Otro sistema ampliamente extendido para la medida mediante termopares es el llamado circuito de compensación de la unión fría, que integra cerca de los bornes de conexión dispositivos electrónicos para la compensación. Está basado en circuitos sensibles que detectan la temperatura de la unión de referencia y desarrolla una tensión equivalente a ésta ajustando el valor de lectura. La precisión de este método suele ser de unos pocos grados, aunque actualmente se ha mejorado sustancialmente. Muchos de los instrumentos diseñados para trabajar con termopares incluyen terminales para su conexión directa o mediante cable de extensión. Normalmente estos aparatos, como pueden ser termómetros electrónicos, controladores e indicadores de temperatura, módulos de adquisición de datos...etc, incorporan un circuito equivalente para generar el voltaje de referencia del punto de congelación (como se describe arriba).

Para determinar la temperatura en el punto de conexión, habitualmente se utiliza una termorresistencia (ver capítulo 2, sección 6), termistor o transistor, consiguiendo una tensión de referencia adecuada. Es muy importante tener en consideración la ubicación física del elemento que va a medir la temperatura de referencia, porque de él dependen directamente la precisión y la estabilidad de la lectura del termopar. Existen dos formas de corrección utilizando este tipo de compensación: una física, que consiste en añadir eléctricamente a la señal generada por el termopar otra equivalente a la temperatura medida en la unión de referencia, esta forma de corrección es típica en la instrumentación analógica; y otra lógica, que manipula matemáticamente los valores obtenidos por el termopar para realizar la corrección, habitual en los equipos digitales.

Para sistemas donde el número de entradas es elevado, tales como racks o armarios de medida, el bloque de conexiones correspondientes a la unión de referencia puede estar acondicionado para mantener la temperatura constante bajo una temperatura de 0ºC o bien mediante un bloque isotérmico que mantenga la temperatura estable. Con el último método, la corrección del valor de compensación en el bloque isotérmico se puede realizar tanto de manera eléctrica como numérica, consiguiendo en ambos casos unos resultados bastante satisfactorios. También existen módulos destinados a alojar la unión de referencia diseñados especialmente para funcionar en entornos de temperaturas elevadas. Siempre que se conozca la temperatura de la unión de referencia, se puede hallar el valor de la unión de medida sumando un factor de corrección según las tablas estándar del termopar del que se trate.

Clases de Material Termopares

La mayoría de los materiales conductores pueden producir una salida termoeléctrica. No obstante, hay que tener en consideración diferentes aspectos, como el rango de temperatura soportado, la señal de salida, la linealidad y repetibilidad (capacidad de obtener el mismo valor cuando se realizan varios muestreos en las mismas condiciones). La selección de material, por parte de los fabricantes, los principales laboratorios de calibración, de calidad y las instituciones científicas, ha supuesto un trabajo considerable a lo largo de varias décadas. En la actualidad el rango de temperatura de metales y aleaciones útiles va desde -270ºC a 2.600ºC, tanto para cables como para sensores completos.

Naturalmente, estos aspectos no se pueden cubrir por completo con un solo termopar. Existen designaciones tipo, reconocidos internacionalmente, cada uno atendiendo a una característica especial. La normativa británica BS EN 60584.1 (anteriormente BS 4937) y la normativa internacional IEC 60584 hacen referencia a los termopares normalizados, estos se designan mediante una letra, sistema propuesto originalmente por la Sociedad de Instrumentación de América (ver capítulo 1, sección 3).

En general, se dividen en dos categorías principales: los de metal precioso (típicamente platino/rodio-platino) y los de metal común (como el cromo-níquel/aluminio-níquel o hierro/níquel-cobre). Los termopares con base de platino tienden a ser los más estables, pero también son los más costosos, su rango de temperatura abarca desde la ambiente hasta alrededor de unos 2000ºC, y para su utilización en periodos cortos de tiempo se amplia hasta unos 3000ºC. El rango para los de metal común es más restringido, normalmente hasta 1200ºC, aunque de nuevo puede ser más amplio si la exposición no es muy prolongada. No obstante, el nivel de la señal de salida (f.e.m.) para los de metal precioso es menor en comparación con las de metal común.

Dentro de los termopares fabricados a partir de metales comunes, el más utilizado es el tipo K, que se caracteriza por una cierta inestabilidad termoeléctrica (aunque los tipos E, J y T también se ven afectados). Esta inestabilidad se manifiesta a veces con el paso del tiempo o a determinadas temperaturas. Por esta razón se ha incrementado el interés en el uso del termopar tipo N (Nicrosil/Nisil), manteniendo las buenas características de los termopares de metal precioso pero a un precio muy inferior, aunque con un rango de temperatura inferior a estos.

Tipos de Termopares, Normativas y Tablas de Referencia

Se han utilizado muchas aleaciones para producir termopares que cubren las necesidades de la industria, cada uno con un rango de aplicaciones particulares. No obstante, la posibilidad de intercambiarlos y la reducción de costes por una producción en serie, han dado como resultado la normalización y estandarización, siendo bastante habitual ciertos tipos de termopares específicos cubriendo en su casi totalidad la mayor parte de las aplicaciones de temperatura. La norma europea IEC 60584.1 (BS EN 60584.1) dictamina unas tablas de referencia tabuladas donde se representan la temperatura en intervalos de 1ºC frente a la f.e.m. generada y viceversa (con un intervalo de 1µV). Los datos de estas tablas están calculados para una temperatura de 0ºC en la unión de referencia. Merece la pena destacar que las normativas no se refieren a la construcción o aislamiento de los cables.

La normativa cubre ocho tipos de termopares de uso más común, haciendo referencia a las designaciones alfanuméricas de cada tipo, las cuales son reconocidas internacionalmente y muestra las tablas de referencia completas para cada termopar (todas están expuestas en esta guía). Vamos a analizar cada tipo de termopar en profundidad, evaluando su valor, sus propiedades y las aplicaciones que abarca. Cuando nombramos la composición de los termopares debemos tener en cuenta que siempre se hace referencia en primer lugar al conductor positivo. El rango de aplicación indicado, especialmente en el caso de los termopares de metal común, no siempre es un valor estricto. Siempre se debe tener en cuenta otros factores como el diámetro del cable, el entorno y la expectativa de vida del termopar.

Las tablas 3.1 y 3.2 resumen los materiales utilizados por los termopares a base de metales precios (platino) y termopares de metal común. El dominio de temperatura está reflejado en estas tablas así como la composición de los conductores. Este rango difiere del domino real de utilización.


Tabla 3.1: Termopares de metal precioso (platino)



Tabla 3.2: Termopares de metal común


IEC 60584-1 - TIPO S: PLATINO - 10% RODIO / PLATINO

Se puede utilizar este termopar, también reconocido según la IEC 60584.1 parte 1, en entornos oxidantes o inertes de forma continua. Su temperatura máxima de uso es de 1600ºC y durante breves periodos de tiempo hasta 1700ºC. Habitualmente este tipo de termopar se suele utilizar para temperaturas superiores a 1000ºC. Para trabajar a altas temperaturas, se utilizan aislantes y vainas fabricadas de alúmina recristalizada de alta pureza. De hecho, en todas las aplicaciones excepto aquellos entornos con ambiente no contaminado, necesita protección mediante una vaina no porosa, ya que pequeñas cantidades de vapor metálico pueden causar deterioro y reducción en la f.e.m. generada por este termopar. El uso continuado a altas temperaturas puede causar su degradación y existe la posibilidad de difusión de rodio en el conductor de platino puro, de nuevo, provocando una reducción del nivel de salida.

IEC 60584-1 - TIPO R: PLATINO - 13% RODIO / PLATINO

Sus características son similares a las del tipo S. Este tipo de termopar definido según la IEC 60584.1 parte 2 tiene la ventaja de generar una f.e.m. de salida ligeramente mayor y poseer mayor estabilidad. En general, se prefieren los termopares tipo R sobre los de tipo S y las aplicaciones para las que se utilizan son prácticamente las mismas.

IEC 60584-1 - TIPO J: HIERRO / COBRE - NÍQUEL



Comúnmente llamado hierro/Constantán y definido según la IEC 60584.1 parte 3, este es uno de los pocos termopares que se pueden utilizar de forma segura en atmósferas reductoras. La degradación es rápida en ambientes oxidantes por encima de los 550ºC. La temperatura máxima de funcionamiento en continuo es de aproximadamente 800ºC, aunque para usos en cortos plazos de tiempo pueden alcanzar temperaturas de hasta 1000ºC. La temperatura mínima es de -210ºC, pero se debe tener cuidado con la condensación a temperaturas por debajo de las ambientales ya que los conductores pueden debilitarse o sufrir la oxidación del conductor de hierro.

IEC 60584-1 - TIPO K: NÍQUEL - CROMO / NÍQUEL - ALUMINIO



Llamado habitualmente Cromel-Alumel, sigue siendo el termopar más utilizado para aplicaciones industriales, también se define según la IEC 60584.1 parte 4. Está concebido principalmente para ambientes oxidantes. De hecho, se debe tener especial cuidado a la hora de proteger el sensor cuando se utiliza en otro ambiente distinto. La temperatura máxima en continuo se aproxima a los 1100ºC y en períodos cortos de tiempo alcanza los 1200ºC. Por encima de los 800ºC la oxidación causa deriva de forma más pronunciada. Este versátil termopar es también apto para aplicaciones de criogenia hasta -250ºC. Aunque el tipo K es el termopar mas utilizado debido a su rango y su precio, no es tan estable como los otros sensores de metal común. Para temperaturas entre 250ºC y 600ºC, pero especialmente entre 300ºC y 550ºC, la histéresis cíclica de temperatura puede dar errores de varios grados. Aunque el tipo K se utiliza popularmente en aplicaciones nucleares debido a su relativa dureza frente a la radiación, actualmente el tipo N posee mejores características.

IEC 60584-1 - TIPO T: COBRE / COBRE - NÍQUEL



Usualmente llamado cobre-Constantán (IEC 60584.1 parte 5) típico para la medida en laboratorios en un rango comprendido entre -250ºC y 400ºC, por encima de estos valores la oxidación del conductor de hierro aumenta rápidamente. La repetibilidad es excelente en el rango de -200ºC a 200ºC (±0.1ºC). Es importante tener en cuenta la alta conductividad térmica del conductor de cobre. La aleación de cobre/níquel usada en el conductor negativo para estos termopares no es la misma que la del tipo J.

IEC 60584-1 - TIPO E: NÍQUEL - CROMO / COBRE - NÍQUEL

También conocido como Cromo-Constantán (IEC 60584.1 parte 6) es utilizado debido a la gran amplitud de su señal de salida, la más alta de los termopares utilizados habitualmente, aunque hoy en día la electrónica asociada a la instrumentación de medida nos permite una elevada sensibilidad para medidas de f.e.m. bajas. El rango de temperatura se extiende desde los -250ºC (criogénica) a 900ºC en atmósferas oxidantes o inertes. Se reconoce que es más estable que el tipo K y por lo tanto es más conveniente para medidas de precisión. Aunque el tipo N sigue dando mejor resultado debido a su estabilidad y su rango.

IEC 60584-1 - TIPO B: PLATINO - 30% RODIO / PLATINO - 6% RODIO

El tipo B es bastante reciente, aproximadamente 1950, y se describe según IEC 60584.1 parte 7. Se puede utilizar de forma continua hasta los 1600ºC y de forma intermitente hasta los 1800ºC. En líneas generales su comportamiento es parecido a los termopares tipo S y R, aunque la amplitud de salida es menor y por lo tanto no se suele utilizar por debajo de los 600ºC. Una ventaja práctica e interesante es que debido a que la f.e.m. generada es insignificante en el rango de 0ºC a 50ºC no se suele requerir una compensación de la unión fría.

IEC 60584-1 - TIPO N: NÍQUEL - CROMO - SILICIO / NÍQUEL - SILICIO



Etiquetado como el revolucionario sustituto del termopar tipo K (el más común para uso industrial), pero solventando sus desventajas. El tipo N (Nicrosil-Nisil) muestra una mayor resistencia a la deriva relacionada con la oxidación a temperaturas altas y a otras inestabilidades propias del tipo K en particular, pero también, hasta cierto punto, en relación con los otros termopares de metal común (ver capítulo 1, sección 2.4). Por lo tanto puede alcanzar temperaturas más altas que el tipo K (1280ºC y mayores para periodos cortos de tiempo). Está definido según IEC 60584.1 parte 8.

Básicamente, la resistencia a la oxidación es superior debido a la aleación de un nivel de porcentaje más alto de cromo y silicio en el conductor positivo Nicrosil. De forma similar, un nivel más alto de silicio y magnesio en el conductor negativo Nisil forma una barrera de difusión protectora. Muestra una mejora en la repetibilidad dentro del rango comprendido entre 300ºC y 500ºC donde se acentúa la inestabilidad del tipo K (debido a la histéresis inducida por la no-homogeneidad magnética y/o estructural). Los altos niveles de cromo en el conductor positivo y de silicio en el conductor negativo ofrecen una mejor estabilidad magnética. Por otro lado, la ausencia de manganeso, aluminio y cobre en el conductor negativo aumenta la estabilidad del termopar tipo N frente a sus competidores de metal común en aplicaciones nucleares. El efecto del desplazamiento producido en montajes de aislamiento mineral se mejora o desaparece casi por completo, ya que ambos conductores del termopar tipo N contienen un bajo nivel de manganeso y aluminio en su composición.

En 1986 se creó la normativa para este tipo de termopar. Se ha llegado a decir que con esta incorporación relativamente nueva a la termometría por termopares, los demás termopares de metal común se han quedado obsoletos (E, J, K y T). Otra afirmación de los fabricantes y distribuidores más entusiastas es que ofrece muchas de las características de los termopares de metal precioso, pero al precio de metal común. De hecho, hasta una temperatura máxima continua de 1.280ºC, dependiendo de las condiciones de uso, se puede utilizar en lugar de los termopares tipo R y S a un coste entre 10 y 20 veces menor. De hecho, aunque la incorporación de este termopar en el sector industrial ha sido más lenta de lo predecible, se ha incrementado considerablemente su uso debido al desarrollo de materiales tales como el Nicrobell y aleaciones similares para su utilización en vainas de aislamiento mineral.
Ya no existe ninguna duda de que es esencialmente mejor que sus rivales de metal común.

IEC 60584-1 - Type C Tungsten-5% Rhenium vs Tungsten-26% Rhenium

También conocido como W5, los termopares tipo C (y en general todas las combinaciones de aleación Tungesten / Rhenium) ofrecen salidas de f.e.m. razonablemente altas y relativamente lineales para la medida a alta temperatura. Estos tipos de termopares deben usarse en aplicaciones de vacío, atmósferas inertes o hidrógeno seco. Por encima de 1200 ° C, el tungsteno puede volverse quebradizo debido a la recristalización.

IEC 60584-1 - Type A Tungsten-5% Rhenium vs Tungsten-20% Rhenium

Similar to Type C above, Type A thermocouple have a slightly extended temperature range, up to 2500°C.

Termopares no Normalizados

A pesar de que ha habido muchas aleaciones de termopar desarrollados a lo largo de los años, prácticamente no se utilizan ninguna a excepción de aplicaciones muy especiales o debido a razones históricas. Existen, no obstante, cuatro tipos principales de termopares no estándar que siguen teniendo su lugar en la termometría por termopares.

Tungsteno / Renio



Existen tres combinaciones básicas para estos termopares: tipo G (tungsteno / tungsteno-26% renio); tipo C (tungsteno-5% renio / tungsteno-26% renio); y tipo D (tungsteno-3% renio / tungsteno-25% renio). De estos, el primero es claramente el más barato, pero la fragilidad en el conductor de tungsteno puede llegar a ser un problema. El rango de temperatura abarca hasta 2300ºC y para periodos cortos hasta 2750ºC. Aptos para utilizarlos en las siguientes condiciones: vacío, hidrogeno puro o con gases puros inertes. Por encima de 1800ºC pueden aparecer problemas con la evaporación del renio. Para el aislamiento se suelen recomendar óxido de berilio (BeO) y torio (ThO2), aunque una vez más, pueden aparecer problemas en la parte alta del rango de temperatura, causando la reacción entre los conductores y el aislamiento.

IRIDIO - 40% RODIO / IRIDIO

Se destaca por ser el único termopar de metal precioso que se puede utilizar sin vaina de protección hasta 2000ºC (solo durante periodos cortos de tiempo), estos sensores también se pueden utilizar en vacío y atmósfera inerte. No existen tablas normalizadas de referencia, y los usuarios dependen de los fabricantes para calibraciones del lote. Presenta una gran fragilidad tras su utilización a temperaturas altas.

PLATINO - 40% RODIO / PLATINO - 20% RODIO

Es recomendable su utilización en lugar del tipo B cuando se requiere alcanzar temperaturas un poco más altas. Este sensor se puede utilizar de forma continua hasta 1700ºC y en intervalos cortos de tiempo hasta 1850ºC. Se aplican las mismas normas que para el tipo S. No existen tablas de referencia normalizadas, pero normalmente se pueden conseguir calibraciones del lote por parte del fabricante.

NÍQUEL - CROMO / ORO - 0.07% HIERRO

Desarrollado especialmente para bajas temperaturas (criogenia), este termopar es capaz de medir por debajo de 1K aunque responde mejor a partir de 4K. La ASTM ha publicado las tablas de referencia, pero en Europa la aleación del conductor negativo es distinta, suele estar compuesta por oro y un 0.03% de hierro.

TOLERANCIAS DE LOS TERMOPARES

En la práctica, los procesos de fabricación no permiten la producción de termopares de forma que cumplan exactamente las tablas de referencia. Por lo tanto, las normas IEC 60584.1 indican valores de tolerancia normalizados, tanto para los de metal precioso como para los de metal común. Los fabricantes suministran los sensores según esta norma, donde las f.e.m. generadas por los termopares están dentro de los rangos establecidos (ver tabla 3.3). Los termopares que no aparecen en estas normativas se suelen suministrar con tablas de lote generadas por el fabricante.


Tabla 3.3: Comparativa de tolerancias para termopares (temperatura de referencia a 0ºC)



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