Qué termómetro elegir

Antes de elegir un termómetro, hay que tener en cuenta las siguientes cuestiones:

• ¿Necesita un dispositivo fijo para la supervisión continua de un proceso industrial o un dispositivo portátil para realizar mediciones puntuales?
• ¿El termómetro va a estar en contacto con el objeto cuya temperatura se va a medir?
• ¿Qué rango de temperatura se pretende medir? ¿Cuáles son las temperaturas mínima y máxima?
• ¿El termómetro deberá medir variaciones bruscas de temperatura (tiempo de respuesta)?
• ¿Dónde se instalará el termómetro? ¿Es necesario efectuar la lectura a distancia?
• ¿Cómo se va instalar el termómetro? ¿Qué opciones de montaje existen?
• ¿En qué entorno se utilizará el termómetro (condiciones atmosféricas, vibraciones, compatibilidad del material con medios agresivos)?
• ¿Necesita un registro que guarde los resultados de las mediciones? ¿Será necesario una señal de salida para controlar el proceso?

Distinguimos dos tipos principales de termómetros: los termómetros de contacto, que tienen que estar en contacto físico directo con el objeto cuya temperatura se va a medir, y los termómetros sin contacto, que realizan la medición a distancia.

Termómetros de contacto

Estos termómetros tienen un elemento sensor cuyas propiedades varían en función de la temperatura. La temperatura que se mide es, en realidad, la temperatura del elemento sensor. Para medir la temperatura del objeto, el elemento sensor, generalmente integrado en una sonda, y el objeto deben alcanzar el equilibrio térmico. Esto es, el elemento sensor debe igualarse a la temperatura que se pretende medir. Para ello, es esencial asegurar el contacto entre el elemento sensor y el objeto hasta que alcancen el equilibrio.

Podemos distinguir diferentes tipos de termómetros de contacto:

• Termómetro de tubo de vidrio
• Termómetro de expansión de líquido
• Termómetro de expansión de gas
• Termómetro bimetálico
• Termómetro electrónico (de resistencia, termistor, termopar) 

Ventajas: dependiendo de la configuración del termómetro y del elemento sensor, puede medirse:

• la temperatura de una superficie, siempre que se mantenga correctamente el contacto físico entre el sensor y la superficie;
• la temperatura interna, mediante un sensor que penetra en el medio que se va a medir;
• la temperatura de un líquido o de un gas.

Desventajas:

• El tiempo de respuesta es bastante lento, hay que esperar a que el termómetro esté en equilibrio térmico con el objeto.
• La exactitud de la medición depende de la calidad del contacto entre el sensor y el objeto.
• La temperatura máxima depende de la resistencia de los materiales.

Termómetros sin contacto

Los termómetros sin contacto permiten medir la temperatura a distancia, sin contacto directo con el objeto. Este tipo de termómetro funciona por infrarrojos. 

Ventajas:

• La medición es instantánea.
• Son compatibles con temperaturas muy altas.
• Son ideales para medir la temperatura de objetos, medios o sistemas que no se pueden tocar, como por ejemplo la temperatura de líquidos corrosivos o cilindros en rotación.

Desventajas:

• Estos termómetros solo permiten medir la temperatura de la superficie, no la temperatura interna.
• No permiten medir la temperatura de un gas.

Termómetro de tubo de vidrio de la marca SIKA

Estos termómetros están formados por un tubo de vidrio dentro del cual se encuentra un depósito lleno de líquido ligado a un tubo capilar.

Funcionamiento:

El termómetro de tubo de vidrio se basa en la expansión volumétrica de un líquido provocada por el aumento de temperatura. Al ser tan pequeño el diámetro del tubo capilar, las variaciones de volumen a las que el líquido está sometido se traducen en diferencias perceptibles en la altura que alcanza el líquido dentro del capilar. La altura del líquido en el tubo capilar corresponde a una temperatura determinada, que viene indicada por una escala graduada grabada en el tubo exterior.

Elección del líquido:

El mercurio fue durante mucho tiempo el líquido más utilizado porque se consideraba el más eficiente. No moja el vidrio, su conductividad permite alcanzar rápidamente el equilibrio térmico y permite medir un amplio rango de temperaturas.

No obstante, debido a su toxicidad, el mercurio ha sido reemplazado por otros líquidos como el alcohol tintado.

Aplicaciones:

Los termómetros de tubo de vidrio son muy utilizados en los laboratorios y en la industria alimentaria. Están disponibles en versión portátil y fija. En el caso de los modelos industriales fijos, el tubo de vidrio está protegido por una caja metálica, que confiere mayor robustez al termómetro.

Ventajas:

• No necesita alimentación eléctrica.
• Efectúa mediciones con elevada precisión.
• El rango de medición depende del líquido utilizado, y se sitúa entre -200°C y 1000°C.
• No se ven afectados por las vibraciones.

Desventajas:

• El tubo de vidrio es muy frágil.
• El tiempo de respuesta es lento, ya que el líquido debe alcanzar el equilibrio térmico con el objeto.

Termómetro de expansión de gas de la marca JUMO

Los termómetros mecánicos de expansión de gas o de expansión de líquido son termómetros analógicos de esfera.

Estos termómetros cuentan con un depósito situado en el tubo de medición y un tubo de Bourdon que forman un sistema cerrado herméticamente lleno de un líquido o gas neutro a presión.

Es posible colocar un tubo capilar entre el tubo de medición y el tubo de Bourdon, lo que permite alejar la esfera del punto de medición y poder leer el resultado a varios metros de distancia.

Bajo el efecto de la temperatura, la presión interna del sistema varía, causando la deformación del tubo de Bourdon. Este movimiento se transmite a la aguja por medio de un sistema mecánico.

Ventajas:

• Estos termómetros funcionan mecánicamente y sin necesidad de una fuente de alimentación.
• Efectúan mediciones de elevada precisión.
• El rango de medición depende del líquido o del gas utilizado (entre -40 y 400°C en los líquidos, entre -200 a 700°C en los gases).
• La medición es rápida.
• La esfera puede colocarse a varios metros de distancia del punto de medición por medio de un tubo capilar.

Desventajas:

• El mecanismo de estos termómetros es sensible a las vibraciones. Al igual que los manómetros de tubo de Bourdon, que utilizan el mismo principio de funcionamiento, existen termómetros que cuentan con un líquido amortiguador, que protege el mecanismo de las vibraciones.
• La temperatura ambiente puede incidir en la medición.

Termómetro bimetálico de la marca AMETEK

Hay dos tipos de termómetros de expansión de un sólido: los termómetros bimetálicos y los termómetros de vástago. Ambos se basan en las propiedades de dilatación térmica de los metales.

Termómetros de vástago

El elemento sensor es una varilla metálica (vástago) que se extiende longitudinalmente en proporción al aumento de la temperatura. La variación de longitud del vástago se transmite por un sistema mecánico a la aguja.

Termómetros bimetálicos

El elemento sensor está compuesto por 2 láminas de diferentes metales unidas entre sí mediante soldadura o pegamento, que se encuentran enrolladas en forma de espiral o en forma helicoidal.  

Como los dos metales tienen coeficientes de dilatación diferentes, las dos láminas no se expanden de la misma manera cuando la temperatura aumenta, provocando una deformación del elemento bimetálico (encurvamiento, enrollamiento de la espiral). Esta deformación es transmitida por un sistema mecánico a la aguja .

Estos termómetros están disponibles en versiones fijas, para su integración en un proceso industrial, y en versiones pórtatiles, para mediciones puntuales.

Ventajas:

• Estos termómetros tienen un funcionamiento totalmente mecánico, por lo que no necesitan una fuente de alimentación eléctrica.
• La tecnología bimetálica es más barata que los termómetros de expansión de gas o de líquido.
• La temperatura ambiente no afecta la medición.

Desventajas:

• El tiempo de respuesta es largo, ya que el elemento bimetálico reacciona lentamente a los cambios de temperatura.
• No es posible separar la esfera del sensor para hacer la lectura de la medición a distancia, como ocurre con los termómetros de expansión de gas o de líquido con tubo capilar.
• Estos termómetros son sensibles a las vibraciones.

Termómetro portátil de la marca CHAUVIN ARNOUX

Los termómetros electrónicos de contacto están compuestos por un sensor y un circuito electrónico que convierte la señal eléctrica del elemento sensor en una medida de temperatura, que puede leerse en una pantalla.

Existen tres tipos de termómetros electrónicos:

Termómetros de resistencia

Los termómetros de resistencia consisten en un alambre metálico conductor enrollado cuya resistencia eléctrica varía con la temperatura. La medición de la variación de la resistencia de este elemento es lo que permite medir su temperatura.

Los materiales más utilizados en el elemento sensor son el cobre, el níquel y el platino. Cada metal permite medir un determinado rango de temperatura. Los sensores más utilizados son de platino PT100 y PT1000, cuya resistencia a 0°C es de 100 y 1000 Ohms, respectivamente.

Ventajas:

• Ofrecen mediciones de alta precisión, se utilizan como termómetros de referencia.
• Ofrecen la señal más lineal de los termómetros electrónicos.
• Su rango de medición es amplio, que se sitúa entre -250 y 1100°C en el caso de las sondas de platino.

Desventajas:

• El tiempo de respuesta es más largo que en los termopares.
• Su precio es más elevado.
• Son más voluminosos.

Termómetros termistores

Un termistor es un semiconductor de óxidos metálicos sinterizados, cuya resistencia eléctrica varía considerablemente con la temperatura (10 veces más que una sonda de platino).

Existen dos tipos de termistores:

• Los que tienen un coeficiente de temperatura negativo (NTC, del inglés Negative Temperature Coefficient), cuya resistencia disminuye a medida que aumenta temperatura. Se utilizan en un rango de temperatura de entre -200 y 1000°C.
• Los que tienen un coeficiente de temperatura positivo (PTC, del inglés Positive Temperature Coefficient), cuya resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Se utilizan en un rango de medición de entre 0 y 100°C.

Ventajas:

• Los termómetros termistores son más sensibles que los termómetros de resistencia.
• Son más compactos que los termómetros de resistencia.

Termómetros de termopar

Un termopar se basa en el efecto Seebeck. Está compuesto por dos cables metálicos diferentes soldados entre sí en un extremo. De manera muy simplificada, el termopar mide la temperatura en el punto de unión de los 2 cables.

Existen diversos tipos de termopares, cada uno de ellos está identificado con una letra que indica la pareja de metales que lo constituye. Se diferencian en términos de sensibilidad y de rango de medición.

Ventajas:

• Medición rápida.
• Los distintos tipos de termopares cubren un rango de medición amplio, desde -270 a 2000°C.
• Tienen un precio asequible.

Una de las principales ventajas de los termómetros electrónicos es la gran variedad de configuraciones disponibles que ofrecen: termómetros fijos para el control de procesos industriales, dispositivos portátiles para mediciones puntuales, dispositivos con posibilidad de lectura a distancia, etc.

Termómetro de infrarrojos de la marca FLUKE

Los termómetros de infrarrojos son una tecnología reciente, pero que se ha establecido en muchos campos.

Todas las superficies emiten energía en forma de radiación infrarroja. Cuanto más alta es la temperatura de la superficie, más energía se irradia. En un termómetro de infrarrojos, también conocido como pirómetro, la radiación emitida por una superficie es dirigida por una lente hacia un detector de infrarrojos, cuya señal de salida se convierte en una medida que puede ser leída en la pantalla del termómetro.

La principal ventaja de los termómetros de infrarrojos es que la medición se realiza a distancia, sin contacto directo con el objeto. Esta tecnología es, por lo tanto, especialmente útil cuando no es posible establecer el contacto con el objeto, como es el caso de las superficies en movimiento (por ejemplo, un cilindro en rotación), de temperaturas muy altas, de entornos agresivos o de lugares de difícil acceso.

La medición por infrarrojos es fiable y rápida y tiene un precio asequible. Actualmente, es fácil encontrar termómetros de infrarrojos a bajo precio para aplicaciones básicas.

Los termómetros de infrarrojos son dispositivos muy extendidos. Existen diversos modelos y configuraciones que se destinan a diferentes tipos de aplicaciones, como los termómetros fijos para el control de procesos industriales y los termómetros portátiles o de bolsillo para mediciones puntuales.

Son dispositivos fáciles de usar, pues basta con apuntar al objeto para que la temperatura aparezca en la pantalla. No obstante, hay que tener cuidado con las limitaciones de esta tecnología:

• El detector infrarrojo de estos termómetros funciona con una longitud de onda fija. Ahora bien, para algunas aplicaciones, es necesario una longitud de onda específica debido a la naturaleza del objetivo (es el caso del vidrio o de las llamas, por ejemplo) o de la composición de la atmósfera, que puede interferir en la medición (presencia de vapor de agua, etc.). Por lo tanto, al adquirir un termómetro de infrarrojos, asegúrese de optar por un modelo con una longitud de onda adecuada para la aplicación prevista.
• La medición por infrarrojos está directamente influenciada por la emisividad de la superficie del objeto. La emisividad es la capacidad de una superficie de emitir energía infrarroja y puede variar entre 0 y 1, dependiendo de las características de cada superficie, como el material, el color, el estado, etc. Para obtener una medición precisa, es necesario configurar en el termómetro el valor de emisividad del objeto, o bien elegir un termómetro dicromático que realice la medición en dos longitudes de onda diferentes.
• Un termómetro de infrarrojos es un dispositivo óptico que tiene un determinado campo de visión. No mide la temperatura en un punto específico: el valor medido es la temperatura media de todas las superficies en su campo de visión. Por tanto, para que la medición sea exacta, la superficie del objeto debe ocupar todo el campo de visión del termómetro. En el caso contrario, el termómetro detectará otras superficies, con temperaturas diferentes, dando lugar a un resultado incorrecto. Para evitar esto, los termómetros de infrarrojos suelen estar equipados con un sistema óptico o láser.

Ventajas:

• La medición se efectúa a distancia, sin contacto directo con el objeto, haciendo posible medir la temperatura de superficies en movimiento, inaccesibles o que se encuentran en ambientes agresivos.
• Es capaz de medir temperaturas muy altas (>2000°C).
• La medición es fiable y rápida.
• El precio es asequible.

Desventajas:

• Solo mide la temperatura de la superficie.
• La medición puede verse afectada por la atmósfera entre el objeto y el termómetro (polvo, vapor de agua, etc.) 
• Hay que tener en cuenta la emisividad de la superficie del objeto.