¿Qué es un Termómetro de Precisión?
Los termómetros de alta precisión constituyen herramientas de medición de temperatura que permiten un ajuste altamente preciso en comparación con otros termómetros.
Estos dispositivos se emplean en conjunción con sensores de temperatura, lo que posibilita la obtención de mediciones sumamente exactas. Esta capacidad de medición precisa los hace indispensables para llevar a cabo ajustes de temperatura y calibraciones de termómetros.
Dentro de los sensores de temperatura utilizados se incluyen sondas termoeléctricas y sondas termométricas de resistencia, cada una con sus propias particularidades. Es crucial seleccionar el sensor de temperatura más apropiado para la aplicación específica, dado que cada tipo presenta características distintivas.
Usos de los Termómetros de Precisión
Los termómetros de precisión se utilizan para calibrar termómetros. Mediante el uso de una combinación de sensores de temperatura, se ajusta la temperatura y se comprueba que la temperatura de calibración del termómetro de uso diario es correcta. Sin embargo, los termómetros de precisión tienen el inconveniente de que son más caros que los termómetros normales y su gran tamaño los hace menos cómodos de usar.
Los datos de temperatura correctos, precalibrados por el sensor de temperatura, se almacenan en la memoria, o en una memoria externa en los tipos de termómetros de precisión que no disponen de memoria integrada. Leyendo los datos de esta memoria, el termómetro puede medir con gran precisión, más exactamente que el error definido por la tolerancia de temperatura, que también incluye las diferencias individuales del instrumento y la sonda.
Principio de los Termómetros de Precisión
Los sensores de temperatura más utilizados en la industria son los termopares y los termómetros de precisión.
1. Sensores de Temperatura de Termopar
Los sensores de temperatura con termopares son sensores de temperatura que combinan dos conductores metálicos diferentes. La temperatura se mide con precisión midiendo la tensión mediante el efecto Seebeck, en el que se genera una tensión entre los metales cuando se produce una diferencia de temperatura en los puntos de contacto de los distintos metales, generando una fuerza termoelectromotriz.
El tamaño compacto del termopar permite medir temperaturas incluso a altas temperaturas, y el tiempo de respuesta es muy rápido. A menudo se interpreta erróneamente que sólo la punta del termopar (donde se pegan los diferentes hilos metálicos) es la parte de medición, pero dado que la fuerza electromotriz generada entre los diferentes hilos metálicos es el objeto de medición, la diferencia de temperatura incluida la parte conductora es importante. La tolerancia de temperatura es mayor que la de los termómetros de precisión.
2. Sensores de Temperatura con Termómetro de Precisión
Los sensores de temperatura con termómetros de precisión utilizan el principio de que la resistencia eléctrica de un metal aumenta a medida que aumenta su temperatura. Como materiales para los filamentos se utilizan platino y níquel de gran pureza.
En comparación con los termopares, no pueden utilizarse a altas temperaturas y tienen una zona de cobertura más estrecha. Sin embargo, pueden detectar temperaturas con una precisión muy alta en el rango de temperaturas bajas a medias y tienen un alto grado de estabilidad.
Más Información sobre los Termómetros de Precisión
1. Errores de Medición de los Termómetros de Precisión
Por muy estrictamente que se calibre un termómetro de acuerdo con las especificaciones, no podrá medir la temperatura correcta si la medición no es adecuada para el entorno. Los factores de error típicos son los siguientes
Factores de error de los elementos de medición de temperatura por resistencia
- Efectos del autocalentamiento debido al flujo de corriente.
- Efectos del choque térmico debido a cambios en la temperatura del objeto de medición.
- Efectos de las vibraciones y los choques.
Otros factores son los efectos de tensiones y corrientes anómalas (por ejemplo, rayos, descargas de alta tensión, etc.) y los efectos de una baja resistencia de aislamiento.
2. Factores de Error de los Termopares
Los factores de error de los termopares de tipo K más utilizados son los siguientes:
Oxidación en atmósfera reductora
Cuando los termopares de tipo K se utilizan en una atmósfera reductora de alta temperatura entre 800 y 1.000 °C, el valor medido puede desviarse varios cientos de °C. Esto ocurre porque la película de óxido superficial del alambre de cromel utilizado en el lado + del termopar tipo K se reduce por la atmósfera reductora y posteriormente se oxida para formar NiCr2O4. En particular, el gas hidrógeno penetra en algunos tubos metálicos de protección a altas temperaturas, por lo que es importante utilizar materiales de vaina con baja permeabilidad al hidrógeno.
Efecto de la temperatura intermedia de la vaina (error de derivación)
Si la vaina está en contacto con una parte más caliente que la temperatura a medir, la temperatura será superior a la de la parte a medir. Esto se debe a que la resistencia de aislamiento de los rellenos inorgánicos del interior de la vaina disminuye a temperaturas superiores a 800°C. Resulta eficaz prestar atención al método de instalación y seleccionar una vaina con un diámetro exterior mayor para aumentar la distancia de aislamiento entre filamentos.
Errores inevitables en los termopares de tipo K (pedido de corto alcance)
Cuando los termopares de tipo K se utilizan a temperaturas entre 300 y 550 °C, las características de emf pueden cambiar y pueden producirse errores. Esto se debe a la estructura metalúrgica de la aleación de cromel, que aumenta la emf a temperaturas entre 300 y 550 °C. El calentamiento por encima de 650 °C restablecerá las características originales.
Influencias eléctricas externas
El ruido generado por generadores, motores, etc. puede provocar errores. Para minimizar el efecto del ruido, utilice conductores de compensación apantallados. Si no se utilizan conductores de compensación apantallados o se utiliza una toma de tierra de dos puntos, el efecto de apantallamiento puede reducirse y, en su lugar, pueden captarse corrientes inducidas, por lo que generalmente se recomienda una toma de tierra de un solo punto.
Efectos de no utilizar un conductor de compensación
Los termopares no miden la temperatura en la punta, sino la “diferencia de temperatura” entre la punta y la zona conectada por el conductor como fuerza electromotriz. Por lo tanto, la parte del termopar que está conectada al conductor es la parte generadora de emf. Sin embargo, utilizar cables de termopar para todo es costoso y el valor de la resistencia es demasiado alto, por lo que se utilizan conductores de compensación.
Un conductor de compensación es un conductor que tiene casi la misma emf que el termopar con el que se combina. A veces se malinterpreta el principio del termopar y se utiliza un conductor normal en lugar de un conductor de compensación, o se utiliza el conductor equivocado.
Además, tanto los termómetros de precisión como los termopares se utilizan para medir la temperatura por contacto, por lo que hay que tener cuidado con el método de contacto y la temperatura ambiente externa.