¿Qué es un Sensores de Temperatura de Superficie?
Los sensores de temperatura de superficie son sensores que miden la temperatura de la superficie del objeto a medir.
Existen dos tipos: los de contacto, que miden en contacto con el objeto a medir, y los de no contacto, que miden sin contacto. Estos sensores se utilizan en diversos campos.
Usos de los Sensores de Temperatura de Superficie
Las aplicaciones de los sensores de temperatura de superficie difieren entre los tipos con contacto y sin contacto.
1. Sensores de Temperatura de Superficie de Contacto
El típico sensor de temperatura de superficie de tipo contacto es un termopar, en el que un termopar se pone en contacto con el objeto cuya temperatura se va a medir, y se utiliza principalmente en investigación y pruebas, y como sensor integrado en equipos, maquinaria, líneas de producción, etc. Otro sensor de Temperatura de Superficie típico es el termistor. Suelen utilizarse en electrodomésticos como frigoríficos y aparatos de aire acondicionado, y son los sensores de temperatura de superficie de uso más masivo.
2. Sensores de Temperatura de Superficie sin Contacto
El típico sensor de temperatura de superficie sin contacto es un sensor que detecta la cantidad de radiación infrarroja, que se utiliza en muchas situaciones, como cuando se mide la temperatura corporal, ya que puede medir temperaturas sin tener que entrar en contacto con el objeto.
Principio de los Sensores de Temperatura de Superficie
En esta sección se explican los principios de los sensores de temperatura de superficie de tipo contacto, que utilizan termopares y termistores, y de los sensores de temperatura de superficie de tipo no contacto, que utilizan sensores de detección por infrarrojos.
1. Sensores de Temperatura de Superficie mediante Termopares
Los termopares son sensores de temperatura formados por dos tipos de conductores metálicos, conectados por ambos extremos para formar un circuito cerrado, que utilizan el fenómeno de que cuando se aplican temperaturas diferentes a los puntos de contacto de ambos extremos, se genera una tensión entre los diferentes metales. En otras palabras, el principio de los sensores de temperatura que utilizan termopares es detectar la temperatura convirtiendo esta tensión generada en temperatura. Las ventajas de este método mediante termopares son que tiene una buena respuesta, es barato y puede medir un amplio rango de temperaturas.
2. Sensores de Temperatura de Superficie por Termistores
Los sensores de temperatura de superficie que utilizan termistores aprovechan las características del elemento llamado termistor para realizar las medidas. Los termistores tienen la propiedad de que el valor de su resistencia cambia en función de la temperatura. La temperatura se mide midiendo su valor de resistencia y convirtiéndolo en una temperatura.
3 Sensores de Temperatura de Superficie que Utilizan Sensores de Detección por Infrarrojos
En los sensores de temperatura de superficie que utilizan sensores de detección de infrarrojos sin contacto, el sensor detecta la cantidad de radiación infrarroja emitida por el objeto a medir y la convierte en temperatura. Suelen utilizarse para medir, por ejemplo, la temperatura del cuerpo humano, y resultan muy prácticos, ya que pueden medir temperaturas sin contacto.
Más Información sobre Sensores de Temperatura de Superficie
1. Vida útil del Termopar del Sensor de Temperatura de Superficie
Los termopares, que se suelen utilizar en los sensores de temperatura de superficie de tipo contacto, tienen una vida útil, y si se siguen utilizando sin conocimiento, esto puede dar lugar a lecturas inexactas de la temperatura de la superficie. La vida útil de los termopares varía con la temperatura y la atmósfera en la que se utilizan, y también depende del tipo de metal empleado.
Como ejemplo general, en una atmósfera oxidante, por debajo de la temperatura ambiente, los metales preciosos, que son susceptibles a la corrosión y el óxido, duran aproximadamente 2.000 horas, mientras que los metales comunes fuertes duran aproximadamente 10.000 horas. Si se utiliza al límite superior de temperatura del metal respectivo, el tiempo es muy corto, y oscila entre unas 50 y 250 horas.
Debe prestarse especial atención cuando los Sensores de Temperatura de Superficie que utilizan termopares se utilizan como sensores de temperatura de superficie en aparatos eléctricos y productos industriales. Un ejemplo es el uso de sensores de temperatura de superficie con termopares en hornos y estufas. Si el termopar se deteriora y detecta erróneamente una temperatura baja, se quema gas u otras sustancias para aumentar la temperatura del horno, lo que genera costes innecesarios.
Además, los termopares son menos precisos en entornos en los que la temperatura es erróneamente alta. Por lo tanto, los sensores de temperatura de superficie requieren un mantenimiento y sustitución periódicos.
2. Tipos de Sensores de Temperatura de Superficie sin Contacto
Existen dos tipos de sensores de temperatura de superficie sin contacto
- Termómetros sin Contacto:miden, por ejemplo, la temperatura corporal de una persona.
- Termómetros sin Contacto:Termómetros sin contacto: miden objetos a los que es peligroso acercarse debido a las altas temperaturas u objetos que están en movimiento, girando, etc.
Los sensores de temperatura de superficie sin contacto pueden utilizarse en estas aplicaciones porque miden la temperatura por la intensidad de la radiación infrarroja emitida por el objeto que se está midiendo. Son útiles en aplicaciones industriales, ya que tienen un tiempo de respuesta muy rápido y pueden medir temperaturas instantáneamente.
Existe una diferencia de sensibilidad entre los termómetros sin contacto y los termómetros sin contacto de alrededor de ±1°C, teniendo los termómetros sin contacto una sensibilidad relativamente baja. Por este motivo, la temperatura del cuerpo humano debe medirse con termómetros sin contacto, y los termómetros sin contacto disponen de una función de corrección para compensar los errores causados por las diferencias en el esqueleto humano y la humedad.
Los sensores de temperatura de superficie sin contacto también tienen un punto débil: no pueden medir con precisión la temperatura de materiales como los metales, que no emiten rayos infrarrojos con precisión. Otro inconveniente es que no es posible realizar mediciones precisas en entornos húmedos. Esto se debe a que en un entorno húmedo, la radiación infrarroja emitida por el objeto que se está midiendo es absorbida por el vapor de agua, y la lente del sensor de temperatura de superficie sin contacto no puede recibir la radiación infrarroja con precisión.
En este caso, la temperatura puede medirse por debajo de la temperatura real en algunos casos. El mismo fenómeno puede producirse si la lente está sucia, ya que la luz es recibida por la lente. Sin embargo, como ya se ha mencionado, los termómetros sin contacto disponen de una función de corrección.