La temperatura es una de las variables de control mas comunes en las diferentes industrias, ya que la transformación de materias primas requieren de calor para su trabajo. Entonces debemos tener en cuenta que la temperatura es la medida de calor asociado con el movimiento de moléculas de una sustancia. La energía térmica siempre fluye desde un cuerpo caliente a un cuerpo frío. La temperatura es una propiedad intrínseca de la materia, que cuantifica la habilidad de un cuerpo para transferir energía térmica a otro cuerpo, cuando el calor viaja por un material solido se llama: conducción, en líquidos y gases: convección y sin que exista un medio de propagación se llama: radiación, que es la propagación de ondas electromagnéticas. Comúnmente existen 3 escalas para medir la temperatura, °Celsius, °Fahrenheit y °Kelvin.
La medición de temperatura se puede realizar con instrumentos mecánicos como: Termómetro de vidrio, termómetro bimetalico y bulbo; instrumentos eléctricos como: Termocupla y termómetro de resistencia; instrumentos sin contacto con: termómetro de radiación.
Para la selección de un termómetro lo primero que debo tener en cuenta es su aplicación: visualizar, controlar o las dos. En caso que se requiera solamente visualizar, los instrumentos mecánicos son la mejor alternativa, por el contrario si se requiere controlar, la mejor opción serán los termómetros eléctricos o sin contacto.
Teniendo clara nuestra aplicación verificamos las propiedades del producto a medir: liquido, gas o solido, rango de temperatura, corrosivo u otras propiedades.
Luego determinamos el desempeño del termómetro que se requiere como: exactitud, precisión, tiempo de respuesta, repetibilidad.
Después consideramos la instalación, se hará en una tubería o un tanque, material en que están construidos, presión, vibración y conexión mecánica al proceso.
Finalmente consideramos las condiciones ambientales: área clasificada, material peligroso, humedad, corrosión, descargas eléctricas.
Con lo anterior, determinamos el mejor tipo de tecnología para nuestra aplicación:
Al momento de definir el termómetro para nuestra aplicación de control debemos conocer el funcionamiento de los transductores de medición, termocuplas y termoresistencias:
TERMOCUPLAS: Las termocuplas o termopares son transductores que transforman energía térmica en energía eléctrica. Consiste en dos alambres, cada uno fabricado de un metal o aleación homogénea. Los alambres están unidos en un extremo, formando una junta o unión de medición. Los otros extremos de los alambres, normalmente están conectados a los terminales de un transmisor, donde se forma una unión de referencia. Cuando las uniones están a diferentes temperaturas, una corriente fluye en el circuito, el voltaje que resulta del fluido de corriente, es medido para determinar la temperatura de la unión caliente.
Existen diversos tipos de termocuplas, que varían de acuerdo al tipo de metales de los que están fabricadas, rango de temperatura, sensibilidad y tiempo de respuesta.
Tipo K (Cromo (Ni-Cr) / Aluminio (aleación de Ni-Al)): con una amplia variedad de aplicaciones, está disponible a un bajo costo y en una variedad de sondas. Tienen un rango de temperatura de -200 ºC a +1.200 ºC y una sensibilidad 41µV/°C aprox.
Tipo E (Cromo / Constantán (aleación de Cu-Ni)): No son magnéticos y gracias a su sensibilidad, son ideales para el uso en bajas temperaturas, en el ámbito criogénico. Tienen una sensibilidad de 68 µV/°C.
Tipo J (Hierro / Constantán): debido a su limitado rango, el tipo J es menos popular que el K. Son ideales para usar en viejos equipos que no aceptan el uso de termopares más modernos. El tipo J no puede usarse a temperaturas superiores a 760 ºC ya que una abrupta transformación magnética causa una descalibración permanente. Tienen un rango de -40ºC a +750ºC.
Tipo N (Nicrosil (Ni-Cr-Si / Nisil (Ni-Si)): es adecuado para mediciones de alta temperatura gracias a su elevada estabilidad y resistencia a la oxidación de altas temperaturas, y no necesita del platino utilizado en los tipos B, R y S que son más caros.
Por otro lado, los termopares tipo B, R y S son los más estables, pero debido a su baja sensibilidad (10 µV/°C aprox.) generalmente son usados para medir altas temperaturas (superiores a 300 ºC).
Tipo B (Platino (Pt)-Rodio (Rh)): son adecuados para la medición de altas temperaturas superiores a 1.800 ºC. El tipo B por lo general presentan el mismo resultado a 0 ºC y 42 ºC debido a su curva de temperatura/voltaje.
Tipo R (Platino (Pt)-Rodio (Rh)): adecuados para la medición de temperaturas de hasta 1.600 ºC. Su baja sensibilidad (10 µV/°C) y su elevado quitan su atractivo.
Tipo S (Hierro / Constantán): ideales para mediciones de altas temperaturas hasta los 1.600 ºC, pero su baja sensibilidad (10 µV/°C) y su elevado precio lo convierten en un instrumento no adecuado para el uso general. Debido a su elevada estabilidad, el tipo S es utilizado para la calibración universal del punto de fusión del oro (1064,43 °C).
Tipo T: es un termopar adecuado para mediciones en el rango de -200 ºC a 0 ºC. El conductor positivo está hecho de cobre y el negativo, de constantán.
Curvas características de termocuplas
TERMORESISTENCIA: Los termómetros de resistencia están basados en el principio que la resistencia de un alambre fabricado de un metal puro, incrementa por efecto de la temperatura. Los sensores prácticos están fabricados de metales que tienen un gran coeficiente de resistividad, debido a los cambios de temperatura. el mejor material para fabricar RTD's es el platino porque tiene una alta resistividad, es muy estable y no reacciona con las condiciones de la atmósfera a la cual esta expuesto.
Los tipos mas comunes de RTD son las Pt100 y Pt1000. Estos sensores deben su nombre al hecho de estar fabricados de platino (Pt) y presentar una resistencia de 100 Ohms y 1000 Ohms respectivamente a 0ºC. Son dispositivos muy lineales en un gran rango de temperaturas.
RTD de 2 hilos:
RTD de 3 hilos:
RTD de 4 hilos:
Con todo lo anterior en cuenta, estamos listos para la mejor selección de nuestro termometro, para la selección final también existe otro elemento llamado termopozo, este elemento puede ser fabricado de diferentes materiales: acero inoxidable 316L, 316Ti u otro dependiendo del tipo de fluido, gas o solido, longitud, que puede variar de acuerdo al diámetro de la tubería o dimensiones del tanque y conexión mecánica de proceso, como: rosca, brida, clamp, dependiendo del sector o aplicación donde se vaya a instalar, este termopozo tiene como función proteger el transductor (termocupla o RTD) de condiciones de proceso como presión, humedad, corrosión u otras. Otra de las funciones del termopozo es poder acceder al termómetro sin tener que detener el proceso.
Determinado el termopozo, solo restaría seleccionar el transmisor, que convierte la señal del termómetro (termocupla o RTD) en una señal eléctrica (4...20 mA, 0...10 V, Profibus, Foundation Fieldbus) para la lectura desde un PLC o cualquier equipo diseñado para leer este tipo de señales. El transmisor se puede instalar directamente en el cabezote del termómetro, teniendo como ventaja que para transmitir la señal requiero solamente de cable de 2 hilos blindado, mientras que con transmisores de montaje en riel para tablero, tengo que llevar la señal del termómetro a través de cables de compensación que son de mayor costo que un cable bindado.
Recuerda que podemos responder a tus dudas, escribiéndonos o llamándonos.
+57 312 4146323 /+57 321 4522092 
info@msa.net.co
