La temperatura es uno de los parámetros físicos más importantes. Es importante medirla y controlarla tanto en la vida cotidiana como en la producción. Hay muchos dispositivos especiales disponibles para este fin. El termómetro de resistencia es uno de los instrumentos más comunes utilizados ampliamente en la ciencia y la industria. Hoy explicaremos qué es un termómetro de resistencia, sus ventajas e inconvenientes, y conoceremos los diferentes modelos.
Contenido
Campo de aplicación
Un termómetro de resistencia - Un termómetro de resistencia es un dispositivo para medir la temperatura de medios sólidos, líquidos y gaseosos. También se utiliza para medir la temperatura de los sólidos a granel.
Su lugar termómetro de resistencia encontrado en la producción de gas y petróleo, la metalurgia, la energía, los servicios públicos y muchas otras industrias.
¡IMPORTANTE! Los termómetros de resistencia pueden utilizarse tanto en medios neutros como agresivos. Esto contribuye al uso generalizado del instrumento en la industria química.
Tenga en cuenta. Para la medición de la temperatura en la industria también se utilizan termopares, lea más sobre ellos en en nuestro artículo sobre los termopares.
Tipos de sensores y sus especificaciones
La medición de la temperatura con un termómetro de resistencia se realiza con uno o más elementos sensores de resistencia y conectando cablesEstos están encapsulados en una carcasa protectora.
Los RTD se clasifican según el tipo de elemento sensor.
Termómetro de resistencia metálica según GOST 6651-2009
Según GOST 6651-2009 Existe un grupo de termómetros de resistencia metálica, es decir, los TS, cuyo elemento sensible es una pequeña resistencia de hilo o película metálica.
Medidores de temperatura de platino
Los RTD de platino se consideran los más comunes de los otros tipos, por lo que suelen instalarse para controlar parámetros importantes. El rango de medición de la temperatura es -200 °C a 650 °C. La curva característica se aproxima a una función lineal. Uno de los tipos más comunes es Pt100 (Pt es platino, 100 significa 100 ohmios a 0 °C.).
¡IMPORTANTE! La principal desventaja de este dispositivo es su elevado coste debido al uso de metales preciosos en su composición.
Termómetros de resistencia de níquel
Los termómetros de resistencia de níquel apenas se utilizan en la producción debido a su estrecho rango de temperatura (de -60 °C a 180 °C) y la complejidad del funcionamiento, sin embargo, hay que señalar que tienen el mayor coeficiente de temperatura de 0,00617 °С-1.
Estos sensores se utilizaban anteriormente en la construcción naval, pero ahora han sido sustituidos por sensores de temperatura de platino en esta industria.
Sensores de cobre (TCM)
Los sensores de cobre parecen tener un rango de detección aún más estrecho que los de níquel (sólo de -50 °C a 170 °C), pero son, sin embargo, el tipo de sensor más popular.
El secreto es el bajo coste de propiedad. Los elementos sensores de cobre son de uso sencillo y sin pretensiones, y son excelentes para medir temperaturas bajas o parámetros relacionados, como la temperatura del aire del taller.
Sin embargo, la vida útil de un dispositivo de este tipo es corta, y el coste medio de un sensor de temperatura de cobre no es demasiado elevado (unos 1.000 rublos).
Resistencias térmicas
Los termorresistores son termómetros de resistencia, cuyo elemento sensible está formado por un semiconductor. Puede ser un óxido, un haluro u otra sustancia con propiedades anfóteras.
La ventaja de este dispositivo no es sólo su alto coeficiente de temperatura, sino también la posibilidad de moldear el futuro producto en cualquier forma (desde tubos finos hasta varias micras de longitud). Normalmente, los termistores están diseñados para medir temperaturas entre -100 °C y +200 °C..
Se distinguen dos tipos de termistores:
- Termistores - tienen un coeficiente de temperatura de resistencia negativo, es decir, cuando la temperatura aumenta, la resistencia disminuye;
- posistores - tienen un coeficiente de resistencia de temperatura positivo, es decir, con el aumento de la temperatura, la resistencia también aumenta.
Tablas de calibración para termómetros de resistencia
Las tablas de graduación son una tabla resumen a partir de la cual se puede determinar fácilmente a qué temperatura un termómetro tendrá una determinada resistencia. Estas tablas ayudan al técnico de instrumentación a estimar el valor de la temperatura medida a partir de un determinado valor de resistencia.
Dentro de esta tabla hay designaciones especiales de RTD. Puedes verlos en la línea superior. El número indica el valor de la resistencia del sensor a 0°C y la letra el metal del que está hecho.
Se utiliza la designación del metal:
- P o Pt - platino
- М - cobre;
- N - níquel.
Por ejemplo, 50M es un TC de cobre, con una resistencia de 50 ohmios a 0 °C.
A continuación se muestra un fragmento de la tabla de graduación del termómetro.
| 50M (Ohm) | 100M (Ohm) | 50P (Ohm) | 100P (Ohm) | 500P (Ohm) | |
|---|---|---|---|---|---|
| -50 °С | 39.3 | 78.6 | 40.01 | 80.01 | 401.57 |
| 0 °С | 50 | 100 | 50 | 100 | 500 |
| 50 °С | 60.7 | 121.4 | 59.7 | 119.4 | 1193.95 |
| 100 °С | 71.4 | 142.8 | 69.25 | 138.5 | 1385 |
| 150 °С | 82.1 | 164.2 | 78.66 | 157.31 | 1573.15 |
Clase de tolerancia
La clase de tolerancia no debe confundirse con la clase de precisión. Con un termómetro no medimos directamente y vemos el resultado de la medición, sino que transmitimos el valor de la resistencia correspondiente a la temperatura real a las barreras o instrumentos secundarios. Por eso se ha introducido un nuevo término.
La clase de tolerancia es la diferencia entre la temperatura corporal real y la temperatura medida.
Existen 4 clases de precisión de TC (Clases de precisión desde las más precisas hasta las de mayor incertidumbre):
- AA;
- А;
- B;
- С.
Este es un extracto de la tabla de clases de tolerancia, puede ver la versión completa en GOST 6651-2009.
| Clase de precisión | Tolerancia, °C | Rango de temperatura, °C | ||
|---|---|---|---|---|
| Cobre TS | TS de platino | Níquel TS | ||
| AA | ±(0,1 + 0,0017 |t|) | - | 50 °C a +250 °C | - |
| А | ±(0,15+0,002 |t|) | de -50 °C a +120 °C | 100 °C a +450 °C | - |
| В | ± (0,3 + 0,005 |t|) | de -50 °C a +200 °C | -195 °C a +650 °C | - |
| С | ±(0,6 + 0,01 |t|) | De -180 °C a +200 °C | -195 °C a +650 °C | -60 °C a +180 °C |
diagrama de cableado
Para conocer el valor de la resistencia, hay que medirla. Esto puede hacerse incorporándolo a un circuito de medición. En general, se utilizan 3 circuitos diferentes, cada uno de los cuales se diferencia por el número de hilos y la precisión de la medición alcanzada:
- Circuito de 2 hilos. Contiene el mínimo número de cables y, por tanto, es la opción más barata. Sin embargo, si se opta por este circuito no se conseguirá una precisión óptima: la resistencia del termómetro se sumará a la de los cables utilizados, lo que introducirá un error que dependerá de la longitud de los mismos. En la industria, este esquema se utiliza raramente. Sólo se utiliza para mediciones en las que la precisión no es importante y la sonda está situada muy cerca del transductor secundario. Circuito de 2 hilos que se muestra en la imagen de la izquierda.
- Circuito de 3 hilos. A diferencia de la versión anterior, aquí se añade un cable adicional, cortocircuitado a uno de los otros dos cables de medición. Su objetivo principal es es poder obtener la resistencia de los cables conectados y restar este valor (compensar) del valor medido del sensor. El dispositivo secundario, además de la medición básica, mide adicionalmente la resistencia entre los cables cerrados, obteniendo así el valor de la resistencia de los cables de conexión desde el sensor hasta la barrera o dispositivo secundario. Como los cables están cerrados, este valor debería ser cero, pero de hecho, debido a la gran longitud de los cables, este valor puede alcanzar varios ohmios. Este error se resta entonces del valor medido, obteniendo una lectura más precisa al compensar la resistencia de los cables. Esta conexión se utiliza en la mayoría de los casos, ya que es un compromiso entre la precisión requerida y un precio aceptable. Circuito de 3 hilos se muestra en el dibujo central.
- Circuito de 4 hilos. El propósito es el mismo que con un circuito de 3 hilos, pero la compensación de errores se da en ambos hilos de medición. En un circuito de tres hilos, se supone que el valor de la resistencia de ambos cables de prueba es el mismo, pero el valor real puede diferir ligeramente. Añadiendo otro cuarto cable en un circuito de cuatro hilos (cortocircuitado al segundo cable de medición), es posible obtener su valor de resistencia por separado y compensar casi completamente toda la resistencia de los cables. Sin embargo, este circuito es más caro, ya que se necesita un cuarto conductor, por lo que debería utilizarse en empresas con fondos suficientes o para aplicaciones de medición en las que se requiera una mayor precisión. El esquema de conexión de 4 hilos puede ver en la imagen de la derecha.
Tenga en cuenta. El Pt1000 ya tiene una resistencia de 1000 ohmios a cero grados. Esto puede verse, por ejemplo, en una tubería de vapor, donde la temperatura medida es de 100-160 °C, lo que corresponde a unos 1400-1600 ohmios. La resistencia de los cables, dependiendo de su longitud, es de aproximadamente 3-4 Ω, es decir, no tienen casi ninguna influencia en el error y no tiene mucho sentido utilizar una conexión de tres o cuatro hilos.
Ventajas y desventajas de los termómetros de resistencia
Como cualquier dispositivo, el uso de termómetros de resistencia tiene una serie de ventajas y desventajas. Vamos a verlos.
Ventajas:
- Característica prácticamente lineal;
- las medidas son bastante exactas (Precisión máxima de 1 °C.);
- algunos modelos son baratos y fáciles de usar;
- intercambiabilidad de los dispositivos;
- estabilidad de funcionamiento.
desventajas:
- pequeño rango de medición;
- límite de temperatura bastante bajo;
- La necesidad de utilizar diagramas de cableado especiales para aumentar la precisión, lo que incrementa los costes de implementación.
El termómetro de resistencia es un dispositivo común en casi todas las ramas de la industria. Es fácil medir temperaturas bajas sin tener que preocuparse por la precisión de las lecturas. El termómetro no es especialmente duradero, pero el precio razonable y la facilidad de sustitución del sensor compensan este pequeño inconveniente.
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