Termopares - Sensor Termopar

¿Qué es un termopar?

Un termopar es un tipo de sensor de medida de temperatura utilizado en una amplia variedad de aplicaciones. Hay diferentes tipos de termopar así como una amplia gama de diseños y acabados, lo que los convierte en una buena opción para casi todas las aplicaciones donde sea necesario realizar una medida de temperatura dentro de un amplio rango de temperatura tanto para el sector industrial, ensayos, laboratorios, etc…. Termopar Información Técnica.

Tipos de termopar

Información sobre 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".

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.