Sensores de temperatura: Tipos, características y aplicaciones
¿Qué es un sensor de temperatura?
El sensor de temperatura es un conjunto de elementos diseñados para la detección de alteraciones de temperatura en cualquier ambiente (aire, líquidos..) y para su conversión en impulsos eléctricos. Estos a su vez, llegan a un sistema electrónico que lo transforma en una unidad de medición (ºC o ºF).
¿De qué se compone un sensor de temperatura?
Los sensores de temperatura constan de tres cuerpos principales que en su conjunto lo forman. En primer lugar, el sensor, que es el que recibe la información del agente a medir. Además, se le une al conjunto del sensor, una vaina compuesta de materiales conductores en su interior y finalmente un cableado, que más adelante explicaremos, junto al resto de componentes del sensor de temperatura. Este último, nos servirá para conectarnos a un sistema electrónico de medición.
Una vez desarrollados los aspectos funcionales y compositivos de los sensores de temperatura veamos qué tipos de estos sensores podemos encontrar en el mercado y cuáles son sus características principales.
¿Qué tipos de sensores de temperatura existen?
En función del modo en que un sensor de temperatura transforma la señal, determinamos 2 grandes grupos de temperatura:
- Termopares
- Sensores RTD (pt100, pt1000…)
Veamos pues a continuación cada uno de ellos y las características que desprenden.
Termopares
El termopar es el más común de los sensores de temperatura. Destacan por su precio económico y su sencilla instalación. Estos cumplen con su cometido, pero su exactitud y rapidez de respuesta es un poco inferior a otros tipos de sensores de temperatura, no obstante, el termopar es un excelente producto y este se puede encontrar en diversas aplicaciones tales como los electrodomésticos.
La estructura de los termopares está basada en dos hilos conductores compuestos de diferentes materiales que unidos a un extremo (unión de medición) que es el que recibe la temperatura a detectar. El otro extremo es llamada unión fría. La diferencia de temperaturas es la que finalmente produce un diferencial de tensión, que enviará al dispositivo electrónico (indicador) al que esté conectado.
Dentro de estos sensores, se encuentran diferentes tipos de termopares según los materiales de los que estén compuestos. Los más comunes son los siguientes:
| DENOMINACIÓN | COMPOSICIÓN | USO | RANGO |
| TIPO J | Hierro + constatan | Entornos oxidantes | 0ºC hasta 750ºC |
| TIPO T | Cobre + constatan | Entornos húmedos | -250ºC hasta 350ºC |
| TIPO K | Chromega + Alomega | Aplicaciones diversas | -200ºc hasta 1250ºC |
| TIPO E | Chromega + constatan | Aplicaciones diversas | -200ºC hasta 900ºC |
| TIPO S | Altas temperaturas | 0ºC hasta 1650ºC | |
| TIPO R | Altas temperaturas | 0ºC hasta 1750ºC |
El termopar con fusible interno
Saliendo del termopar común, diferenciamos el termopar con fusible interno. Este se coloca soldado en medio de uno de los hilos y se puede configurar a una temperatura de colapso determinada según necesidades. Este aporta al conjunto del termopar, un segundo sistema de seguridad, pues en caso de una mala combustión del aparato a controlar, y con el termopar situado adecuadamente, este rompería y dejaría de trabajar, cerrando así la electroválvula.
En Pirometría Técnica somos especialistas en termopares, y contamos con una cadena de producción continua de estas sondas, llegando a una producción anual de más de 150.000 unidades. Consulte nuestro catálogo.
Sensores de temperatura RTD
Los sensores de temperatura PT100 y PT1000
Este tipo de sensores están especialmente diseñados para su aplicación industrial, puesto que sus características lo hacen resistente a ambientes industriales complejos. Su amplia variedad y posibilidad de personalización lo hacen apto para multitud de aplicaciones.
Están compuestos principalmente de platino y níquel. El sensor de este basa su funcionamiento en la resistencia al material del que esté compuesto, y su núcleo suele constar de una pieza cerámica o de vidrio, envuelta en alambre.
En los siguientes párrafos, profundizaremos en la sonda de temperatura PT100 y descubriremos que la hace especial.
¿Qué és un sensor de temperatura PT100?
Una sonda o sensor Pt100 es un tipo específico de detector de temperatura RTD (Resistance temperatura detector), o en español, detector de temperatura de resistencia.
Características principales de la sonda Pt100:
El sensor PT100 es un sensor de temperatura con una resistencia de 100 ohmios a 0 ° C, y a medida que aumenta la temperatura, aumentará su resistencia.
Este sensor PT100 es la base del funcionamiento de cualquier termómetro de resistencia. Además del método de instalación, sus características también determinan las características técnicas de medición del sensor. Los sensores industriales Pt100 generalmente se envuelven de la misma manera que los termopares, normalmente en una vaina, en su diversidad de materiales. Un extremo es el elemento sensible (sensor RTD) y el otro extremo es el terminal eléctrico del cable protegido en la caja circular de aluminio (cabezal).
¿Cómo funciona el sensor de temperatura pt100?
El detector de temperatura de resistencia funciona según el principio de que la resistencia en el cable cambia con la temperatura. El área de detección del sensor generalmente puede estar hecha de platino, níquel o cobre.
El aumento de resistencia del sensor de temperatura PT100 no es lineal y la forma es encontrar la temperatura exacta que le corresponde a través de la tabla de valores.
La fabricación de los sensores de temperatura Pt100:
Hay dos variantes de componentes de Pt100 envueltos con alambre recubierto de vidrio: Sensor de Pt100 bobinado alambre y de película fina.
- El sensor Pt100 bobinado:
El sensor Pt100 bobinado consta de un tramo de hilo de platino enrollado a un núcleo de cerámica o vidrio. Estos tipos de elementos suelen tener medidas comprendidas entre los 1 y 5 mm de diámetro y de 10 a 50 mm de longitud. Los núcleos de cerámica o vidrio pueden convertir al conjunto en un elemento quebradizo y según su aplicación y condiciones de uso, deben estar protegidos en un enfundado para uso práctico en su aplicación. En Prometería Técnica, somos pioneros en fabricación de sensores de temperatura Pt100 aplicables a todo tipo de usos e industrias, con material personalizados según necesidades de cada cliente
- Sensor Pt100 de película fina:
Los sensores Pt100 de película fina se fabrican mediante una fina capa o película de platino que se sitúa sobre una placa cerámica que mas adelante se encapsula. Este metodología de fabricación resulta en la fabricación de unos sensores pequeños, precisos y de respuesta rápida, siendo los elementos de película fina Pt100 los más modernos y de tamaño mas compacto.
Uso del sensor de temperatura Pt100
Para obtener una medición de temperatura segura mediante el uso de un sensor de temperatura pt100, deben cumplirse distintas características mecánicas y técnicas de medición. Conocer el tamaño, la forma, los rangos de temperatura, tiempos de respuesta, y otros datos de interés que serán imprescindibles para el diseño y confección de la sensor Pt100 y que esta cumpla con los requisitos.
Des de los modelos, mas estándares en acero inoxidable, hasta las formas y aplicaciones mas difíciles y para las industrias más variadas la sensor Pt100 es un elemento fiable, siempre que este se aplique correctamente. Póngase en contacto con nuestro departamento comercial para que le aconseje cual de nuestras Pt100 se adapta mas a sus necesidades, o si lo requiere, le podamos fabricar un elemento personalizado para su aplicación concreta.
¿Que conexión tiene el sensor PT100?
Cabe destacar que el sensor Pt100 tiene varias opciones de conexionado. Esta, del mismo modo que su forma o envainado, dependerán del uso que el cliente le dé al artículo, proporcionando este un resultado más concreto que otro.
Conector PT100 compuesto de 2 hilos:
Es la conexión mas sencilla, se compone solo dos cables. Su uso se limita para una medición a una distancia máxima de 10m del regulador de temperatura. A mas distancia, no se garantiza una perdida de señal.
Conector PT100 compuesto de 3 hilos:
La conexión de 3 hilos es la más común y más utilizada por nuestros clientes en el proceso industrial y resuelve la problemática que puede generar la conexión de 2 cables con la perdida de señal. La mayoría de los maquinaria industrial están preparada para la recepción y conexión de la sonda PT100 de 3 hilos.
Conector PT100 compuesto de 4 hilos:
En cuanto a precisión cabe destacar que el conector Pt100 de 4 hilos es el más fiable, no obstante encarece la producción de este y de los elementos de su entorno.
¿Por qué elegir el sensor Pt100?
Siendo cierto que el precio del sensor de temperatura pt100 es superior y algo mas sensible que el termopar, su funcionamiento es mejor y más preciso en algunas de sus aplicaciones.
Su composición hace que nunca vaya a emitir una falsa lectura, puesto que en caso de defecto, el dispositivo de medición la detectará y así lo indicará. Este comportamiento resulta especialmente interesante en aquellas industrias que un ligero cambio de temperatura de un dispositivo, pueda provocar un grave problema para el aparato. Adicionalmente, la sonda Pt100 puede configurarse con distintos elementos para que la sonda este a determinada distancia de su indicador, sin grandes o ninguna necesidad de cableado.
Advertencias de uso del sensor Pt100:
Pese a que por nuestra amplia experiencia en la fabricación de este tipo de sondas, sabemos que nuestros clientes precisan las sondas Pt100 para los usos mas extremos, cabe destacar algunas precauciones de uso para estas:
Son sensibles a ambientes húmedos donde el cableado puede deteriorarse, del mismo modo que con gran densidad de polvo u óxido. Estos elementos pueden hacer variar la lectura en su indicador.
¿Cómo elegir un sensor Pt100?
En el momento de hacer un pedido de una sonda Pt100, tenga en cuenta que puede encontrar grandes variaciones de precio y ello es debido a un simple hecho y es la diferencia de componentes y calidades de la Pt100. Mientras que en Pirometría Técnica fabricamos únicamente sondas Pt100 con hilo de platino puro, en el mercado podrá encontrar sondas de bajo coste, realizadas a base de pintura conductora de bajo coste. Por supuesto, ni la precisión en la medición, ni la durabilidad del producto será la misma, y a ello quedan expuestos sus equipos.
PT100, el sensor preferido de todos
Una vez puestos a valorar los distintos tipos de sensores de temperatura que hemos podido ver en los apartados anteriores, deducimos (siempre teniendo en cuenta el uso final que se le vaya a dar) que el PT100 es el sensor de temperatura que destaca de entre todos. Su amplia variedad de rangos (puede trabajar en temperaturas de entre -200ºC y 850ºC) y su versatilidad para adaptarse a los ambientes más hostiles, hacen que el sensor PT100 sea el preferido de todos.
Termistores NTC y PTC
Finalmente, llegamos a los sensores de temperatura llamados Termistores NTC y PTC que destacan por su rapidez y precisión. A diferencia de los otros tipos de sensores de temperatura, estos detectan los impulsos eléctricos mediante electrodos internos que detectarán el calor. Mientras que los termistores NTC están ideados para medir amplios rangos de temperatura, los PTC están preparados para absorber altas variaciones de temperatura.