Alambres termopares 101 Tipos, aplicaciones y propiedades

Los termopares son unos de los sensores de temperatura más utilizados en aplicaciones industriales, científicas y domésticas, ya que ofrecen una amplia gama de mediciones de temperatura. En el corazón de estos dispositivos se encuentran los cables de termopar, que son esenciales para la detección y medición de la temperatura. Este artículo profundiza en los conceptos básicos de los cables de termopar, incluidos sus tipos, aplicaciones y propiedades clave.

Cables de termopar

Un termopar está formado por dos hilos metálicos distintos unidos por un extremo, conocido como unión de medición. Cuando la unión de medición se calienta o se enfría, genera una tensión termoeléctrica que puede correlacionarse con la temperatura. El otro extremo, en el que los hilos no están unidos, está conectado a la instrumentación que lee esta tensión. La diferencia de temperatura entre la unión de medición y el punto de referencia (normalmente en el instrumento) se utiliza para determinar la temperatura real en la unión de medición.

¿Qué cables se utilizan en los termopares?

Los hilos de los termopares se clasifican por tipos en función de las aleaciones metálicas utilizadas para los hilos. Cada tipo se designa con una letra y tiene rangos de temperatura y entornos específicos en los que funciona mejor.

Tipo K (Cromel-Alumel):

El termopar más común, adecuado para uso general en atmósferas oxidantes o inertes, con un rango de temperatura de -200°C a +1260°C.

Conductor positivo: Cromo (aleación de níquel y cromo)

Conductor negativo: Alumel (aleación de níquel y aluminio)

Tipo J (Hierro-Constantan):

Preferido para atmósferas de vacío, reductoras o inertes, con un rango de -40°C a +750°C.

Conductor positivo: Hierro

Conductor negativo: Constantan (aleación de cobre y níquel)

Tipo T (Cobre-Constantan):

Ideal para aplicaciones de baja temperatura en atmósferas oxidantes, reductoras o inertes, funcionando de -200°C a +350°C.

Conductor positivo: Cobre

Conductor negativo: Constantan (aleación de cobre y níquel)

Tipo E (Chromel-Constantan):

Presenta un alto rendimiento y un rango de temperatura de -50°C a +900°C, adecuado para diversos entornos.

Conductor positivo: Cromo (aleación de níquel y cromo)

Conductor negativo: Constantan (aleación de cobre y níquel)

Tipo N (Nicrosil-Nisil):

Similar al Tipo K pero más estable y resistente a la oxidación a alta temperatura, adecuado para -270°C a +1300°C.

Conductor positivo: Nicrosil (aleación de níquel, cromo y silicio)

Plomo negativo: Nisil (aleación de níquel-silicio)

Tipos S, R y B (platino-rodio):

Estos tipos se utilizan para aplicaciones de alta temperatura, ofreciendo estabilidad y resistencia a la oxidación a temperaturas de hasta +1700°C para los tipos S y R, y de hasta +1800°C para el tipo B.

Conductor positivo para los tipos Sy R: aleación de platino y rodio (el tipo S tiene un 10% de rodio y el tipo R un 13%).

Conductornegativo para los tipos S y R: Platino

Conductor positivo para Tipo B: Platino-30% Rodio

Conductor negativo para eltipo B: Platino-6% Rodio

Esta tabla proporciona una rápida visión general de los tipos de termopares más comunes, destacando su composición, rangos de temperatura y usos típicos. La elección del termopar depende de los requisitos específicos de la aplicación, incluidos el rango de temperatura, el entorno y la precisión deseada.

Aplicaciones de los cables termopares

Los cables de termopar se utilizan en diversos sectores gracias a su versatilidad y amplio rango de temperaturas:

Fabricación industrial: Para controlar la temperatura de hornos, metales fundidos y otros procesos industriales.

Industria farmacéutica: En autoclaves y otros equipos que requieren un control preciso de la temperatura.

Industria alimentaria: Para hornos, parrillas y equipos de refrigeración.

Aeroespacial y automoción: En pruebas de componentes y sistemas sometidos a temperaturas extremas.

Sector energético: En centrales eléctricas para controlar la temperatura de calderas y turbinas.

Propiedades clave de los hilos de termopar

A la hora de seleccionar un hilo para termopar, son fundamentales varias propiedades y consideraciones:

Rango de temperatura: Elija un tipo de termopar que se adapte al rango de temperatura de su aplicación.

Entorno: Tenga en cuenta la atmósfera (oxidante, reductora, inerte o corrosiva) en la que funcionará el termopar.

Precisión y estabilidad: Los distintos tipos ofrecen diferentes grados de precisión y estabilidad. Los tipos de platino (S, R, B) son más estables y precisos, pero también más caros.

Durabilidad: La vida útil de un cable de termopar en entornos difíciles es una consideración importante.

Coste: El coste puede variar significativamente en función del tipo de termopar y de los requisitos específicos de la aplicación.

Normas de los cables de termopar

Los cables de termopar y su uso se rigen por varias normas que especifican los materiales, configuraciones, tolerancias y rangos de temperatura de los distintos tipos de termopares. Estas normas garantizan que los termopares se fabriquen y utilicen de forma que proporcionen mediciones de temperatura precisas y fiables en diversas aplicaciones. Las principales normas asociadas a los cables de termopar son las siguientes

Normas internacionales

IEC 60584: Es la norma de la Comisión Electrotécnica Internacional que especifica las tensiones termoeléctricas y las relaciones de temperatura para todos los termopares normalizados. La parte 1 de esta norma cubre los rangos de temperatura y las clases de tolerancia de los termopares, mientras que la parte 2 proporciona las tolerancias de los cables de extensión y compensación.

ASTM E230/E230M: Publicada por la American Society for Testing and Materials, esta norma proporciona tablas de temperatura-fuerza electromotriz (emf) para tipos de termopares estándar según el sistema consuetudinario estadounidense. También cubre las designaciones de letras, tolerancias y otras características esenciales de los termopares.

Normas nacionales

ANSI MC96.1: La norma del American National Standards Institute para sensores de temperatura, incluidos los termopares. Proporciona directrices para el uso, el rendimiento y los límites de error de los termopares.

BS EN 60584 : Adopción por parte de la British Standards Institution de la norma IEC 60584, que establece la relación entre la tensión termoeléctrica y la temperatura y las tolerancias de los termopares.

DIN EN 60 584: La versión alemana de la norma IEC, adoptada por el Deutsches Institut für Normung.

Normas japonesas

JIS C 1602 : se trata de la norma industrial japonesa para termopares, que describe las especificaciones de la tensión termoeléctrica y el intervalo de temperatura de los termopares utilizados en Japón.

Otras consideraciones

Además de estas normas, los cables de los termopares también deben cumplir directrices específicas relativas al aislamiento, el tamaño del cable y el entorno de uso (como el rango de temperatura y la atmósfera). Estos factores pueden afectar a la precisión, el tiempo de respuesta y la longevidad del termopar.

Material de aislamiento: Dependiendo del entorno de funcionamiento, los cables de los termopares se aíslan con materiales como fibra de vidrio, PTFE o cerámica para protegerlos contra daños físicos, interferencias eléctricas y corrosión química.

Calibre del cable: El tamaño del cable del termopar puede afectar a su tiempo de respuesta y resistencia. Las normas pueden recomendar tamaños de cable en función de las necesidades específicas de la aplicación.

Normas sobre conectores y terminales: Los conectores y terminales utilizados con los cables de termopar también deben cumplir normas específicas para garantizar la compatibilidad y mantener la precisión de las mediciones de temperatura.

Conclusión

Los cables de termopar son herramientas indispensables en la medición de temperatura, con varios tipos disponibles para adaptarse a casi cualquier aplicación. Comprender los tipos, aplicaciones y propiedades de estos cables puede ayudar a los usuarios a seleccionar el termopar adecuado para sus necesidades, garantizando mediciones de temperatura precisas y fiables en cualquier entorno. Si se dedica a la fabricación industrial, la industria farmacéutica, el procesamiento de alimentos o cualquier otro campo que requiera un control preciso de la temperatura, existe un cable termopar que satisface sus necesidades.