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Qué sensor de temperatura elegir

La temperatura es sin duda la magnitud física más medida en la industria y es un parámetro esencial en muchos procesos. Un sensor de temperatura transforma los cambios de temperatura en señales eléctricas que procesará un instrumento de medición, un visualizador o un automatismo. Entre las diferentes tecnologías de sensores de temperatura existentes se distinguen dos tipos muy diferentes:

  • Los sensores de contacto, que representan la mayoría de los sensores de temperatura, cuyo elemento sensible se encuentra en el punto de contacto entre el sensor y el objeto de la medición.
  • Los sensores sin contacto, que utilizan tecnología infrarroja para medir la temperatura de una superficie a distancia.

Ver sensores de temperatura

  • ¿Cómo elegir un sensor de temperatura?

    Para elegir el sensor de temperatura que mejor se adapte a las necesidades de cada uno, habrá que evaluar:

    ¿Qué sensor elegir: un sensor de contacto o de infrarrojos?

    Los sensores de temperatura de contacto pueden adoptar diferentes formas, desde sensores de superficie hasta sondas. Por lo tanto, la calidad del contacto entre el sensor y lo que se va a medir es esencial.

    Los sensores de infrarrojos solo pueden medir la temperatura de la superficie a la que apuntan. Aun no requiriendo contacto, se deberá prestar atención a la naturaleza de la atmósfera entre el sensor y su objetivo ya que puede influir en la medición.

    En el caso de los sensores de contacto, ¿qué tecnología utilizar? Existen varios tipos: de termopar, de resistencia, etc. Si bien es cierto que no hay una tecnología mejor que otra, cada una tiene sus ventajas y desventajas:

    Criterio Termopar RTD Termistancia
    Precisión * *** *
    Linealidad ** *** *
    Sensibilidad * ** ***
    Coste *** * **

    El tiempo de respuesta del sensor también puede ser clave a la hora de medir variaciones de temperatura: los termopares tienen un tiempo de respuesta más rápido que los RTD.

    El rango de temperaturas será obviamente otro de los criterios importantes para elegir el sensor, y también su tecnología. Los termopares y los RTD se clasifican en función de los materiales que constituyen su elemento sensible y tienen diferentes rangos de medida.

  • ¿Por qué elegir un sensor de temperatura de termopar?

    Sensor de temperatura de termopar de la marca Danfoss
    Sensor de temperatura de termopar de la marca Danfoss

    Un sensor de termopar se basa en el efecto Seebeck y consiste en la unión dos metales diferentes unidos en un extremo, llamada «unión caliente». Al conectar los dos extremos restantes llamados «uniones de referencia» a un voltímetro, se mide una tensión eléctrica cuando la temperatura de la unión caliente es diferente a la de las uniones de referencia.

    Existen varios tipos de termopares que corresponden a pares diferentes de metales. Cada par de metales presenta un rango de medición diferente:

    Tipo Composición Rango de temperaturas
    T cobre/constantán de -250 °C a 400 °C
    J hierro/constantán de -180 °C a 750 °C
    E cromel/constantán de -40 °C a 900 °C
    K cromel/alumel de -180 °C a 1.200 °C
    S platino-rodio (10 %)/platino de 0 °C a 1.700 °C
    R platino-rodio (13 %)/platino de 0 °C a 1.700 °C
    B platino-rodio (30 %)/platino-rodio (6 %) de 0 °C a 1.800 °C
    N nicrosil/nisil de -270 °C a 1.280 °C
    G wolframio/wolframio-renio (26 %) de 0 °C a 2.600 °C
    C wolframio-renio (5 %)/wolframio-renio (26 %) de 20 °C a 2.300 °C
    D wolframio-renio (3 %)/wolframio-renio (25 %) de 0 °C a 2.600 °C

    El uso de un tipo de termopar y no otro dependerá en gran medida del rango de temperaturas en el que tenga que trabajar, pero también del tipo de ambiente:

    • E: recomendados para atmósferas oxidantes o inertes en continuo.
    • J: adecuados para atmósferas de vacío, reductoras o inertes.
    • K: recomendados para atmósferas oxidantes o neutras continuas.
    • N: aptos para aplicaciones en las que los elementos de tipo K presentan problemas de vida útil.
    • T: aptos para atmósferas oxidantes, reductoras o inertes, así como de vacío. No les afecta la corrosión en ambientes húmedos.
    • R & S: recomendados para altas temperaturas. Deben protegerse con un tubo de protección no metálico y aislantes cerámicos. El tipo R se utiliza en la industria; el tipo S en los laboratorios.
    • B: idénticos a los R & S, aunque capaces de medir temperaturas más altas.

    Ventajas:

    • Resistencia y estabilidad ante temperaturas elevadas.
    • Diámetros y dimensiones variados.
    • Medición en el extremo de la unión caliente.
    • Tiempos de respuesta muy cortos.
    • Coste reducido.

    Desventajas:

    • Menor precisión que otras tecnologías.
    • Cableado costoso; se requiere compensación de unión fría.
    • Señal eléctrica débil.

    Puntos clave

    • Amplio rango de temperaturas.
    • Tiempos de respuesta cortos.
    • Termopar tipo K.
    • Termopar tipo T.
  • ¿Por qué elegir un sensor de temperatura de resistencia?

    Sensor de temperatura de resistencia de marca Krohne
    Sensor de temperatura de resistencia de marca Krohne

    Un sensor de temperatura de resistencia, a menudo llamado RTD, es un sensor de contacto. Utiliza la variación en la resistencia de un metal (platino, cobre, níquel o wolframio) en función de la temperatura. Este tipo de sensores utiliza varios metales que presentan diferentes rangos de medición:

    • Platino: de -200 °C a 600 °C.
    • Cobre: de -190 °C a 150 °C.
    • Níquel: de -60 °C a 180 °C.
    • Wolframio: de -100 °C a 1.400 °C.

    El metal más utilizado para los sensores de temperatura de resistencia es el platino, ya que ofrece un rango de medición atractivo. Se conocen como sensores de temperatura de resistencia de platino. Los más conocidos son los Pt100 (con una resistencia de 100 ohmios a 0 °C) y los Pt1000 (con una resistencia de 1.000 ohmios a 0 °C). En comparación con los Pt100, los Pt1000 ofrecen una mejor precisión y tolerancia a las longitudes de hilo mayores.

    En comparación con los termopares, los sensores de resistencia ofrecen una mayor precisión y una respuesta más lineal. Son más estables en la medición y tienen un amplio rango de temperaturas. Por otro lado, su tiempo de respuesta es más largo y su sensibilidad más baja.

    Puntos clave

    • Precisión.
    • Tiempos de respuesta elevados.
    • Baja sensibilidad.
    • Amplio rango de medición.
    • Pt100.
    • Pt1000.
  • ¿Por qué elegir un sensor de temperatura termistor?

    Sensor de temperatura termistor de la marca Omega
    Sensor de temperatura termistor de la marca Omega

    Los termistores son otra forma de sensor de resistencia. Utilizan la variación de la resistencia de óxidos metálicos en función de la temperatura. Existen dos tipos de termistores : los NTC —Negative Temperature Coefficient, o coeficiente de temperatura negativo—, que tienen una variación de resistencia negativa bastante regular, y los PTC —Positive Temperature Coefficient, o coeficiente de temperatura positivo—, que muestran una variación de resistencia positiva repentina en un rango de temperatura reducido.

    Los termistores tienen un tiempo de respuesta rápido y son económicos, aunque son bastante frágiles y tienen un rango de medición mucho más reducido que otras tecnologías de sensores.

    Puntos clave

    • Alta sensibilidad.
    • Buena precisión.
    • Coste reducido.
    • Rango de temperaturas limitado.
    • CTN.
    • CTP.
  • ¿Por qué elegir un sensor de temperatura de infrarrojos?

    Sensor de temperatura de infrarrojos de la marca Optris
    Sensor de temperatura de infrarrojos de la marca Optris

    Un sensor de temperatura de infrarrojos es capaz de medir la radiación infrarroja de los cuerpos en su campo de visión para deducir la temperatura de la superficie. La principal ventaja de este tipo de sensores es que funcionan sin necesidad de contacto físico con la superficie del objeto.

    El tiempo de respuesta de estos sensores es muy rápido, a diferencia de los sensores de contacto, y no necesitan estar en equilibrio térmico —misma temperatura—. De este modo, estos sensores pueden realizar mediciones en objetos en movimiento, por ejemplo, en líneas de producción, objetos de difícil acceso dentro de hornos, etc.

    Por otro lado, solo pueden medir la temperatura de la superficie del objeto y la medición puede verse influenciada por el estado de la superficie del objeto —polvo, óxido, etc.—, es estado de limpieza de la lente del sensor —polvo— y el ambiente en la trayectoria óptica entre el sensor y el objeto —polvo, humedad, gases de combustión, etc.—.

    Puntos clave

    • Ausencia de contacto.
    • A distancia.
    • Medición de superficies.
    • Tiempos de respuesta muy rápidos.
    • Objetos en movimiento.
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