¿Cuales son los tipos de sensores de temperatura?

Tipos de sensores para temperatura

Un sensor es un instrumento que es capaz de detectar variaciones o cambios físicos en su entorno, tales como temperatura, luz, presión, flujo, humedad, por mencionar algunos, y estas son transformadas a señales eléctricas, las cuales son utilizadas en procedimiento de instrumentación.

En esta ocasión hablaremos sobre los sensores de temperatura que como ya se mencionó anteriormente estos, detectan los cambios de temperatura, el cómo transforman la señal, depende del tipo de sensor, el cual puede ser  termistor,  RTD o  Termopar.

Termistor

Los termistores son piezas compuestas por materiales semiconductores, los cuales permiten que la resistencia de estas cambie a medida que la temperatura aumenta, es decir entre más temperatura la resistencia aumenta o disminuye según sea el tipo de termistor. Estos se dividen en:

Termistor NTC: Estos son fabricados a partir del óxido de metales tales como, manganeso, cobalto, cobre y níquel, estos pueden operar en un amplio rango, su funcionamiento primario se basa en la reducción de la resistencia a medida que la temperatura aumenta.

Termistor PTC: Fabricados de titanio de bario, la aplicación de estos es requerida cuando se desea un cambio drástico en la resistencia, en base a la temperatura a censar, y a diferencia del tipo NTC la resistencia aumenta con la temperatura.

Si hay algo que mencionar es que para que estos tengan una buena estabilidad es necesario envejecerlos adecuadamente.

Nota: Es importante recalcar que los termistores son sensores no lineales.

RTD

Por sus siglas en inglés “Resistive Temperature Detector”, tiene un principio físico que se basa en  la resistividad de los metales es decir, que al calentarse un metal se genera una mayor agitación térmica, el cual dispersa los electrones y reduce su velocidad lo cual provoca el aumento de la resistencia del metal mismo, en pocas palabras a mayor temperatura, mayor agitación y mayor resistencia.

A diferencia de un termistor, en el sensor RTD, su señal de salida es un poco más lineal y precisa, lo que hace a estos sensores más apropiados para aplicaciones en  las cuales la exactitud  es importante.

La relación para su funcionamiento es:

Rt = Ro * (1 + α * t)

Donde:
Ro : Resistencia  en ohmios  a 0 grados Celsius
Rt : Resistencia en ohmios a t grados Celsius
Alpha : Coeficiente de temperatura de la resistencia. Los materiales utilizados para los arrollamientos de termo resistencias  son fundamentales  platino, níquel, níquel-hierro, cobre y tungsteno.

Los rangos de operación de los RTD varían dependiendo de sus materiales.

Imagen de RTD

 

Termopar

Principalmente constituido por dos hilos metálicos de diferentes materiales, unido en un extremo llamado junta de medición (o junta caliente), el otro extremo que se encuentra separado se le denomina junta fría.

El termopar genera un diferencial de tensión que depende de la diferencia de temperatura existente entre la junta caliente y la junta fría.

 

Los termopares pueden ser de distintos materiales tales como:

Cobre-Constantano (Tipo T):

Están formados por un alambre de cobre  como conductor positivo y una aleación del 60% de cobre y 40% níquel  como elemento conductor negativo. Su rango de medición va desde los 0  a 350 .

Hierro-Constantan (Tipo J):

Este tipo junto el tipo electropositivo y el constantano electronegativo. Es capaz de medir temperaturas superiores al anterior ya que le hierro comienza a oxidarse drásticamente a los 700

Chromel – Alumel (Tipo K):

Está compuesto por, una aleación que funciona como conductor positivo compuesta  de  90% de níquel y 10 % de cromo, y un conductor negativo compuesto por 94% de níquel, 2% de aluminio, 3% de manganeso y 1% de silicio. Este tipo de termopar puede medir temperaturas de hasta 1200 , debido a su gran cantidad de níquel se vuelve muy resistente a la oxidación. Es frecuentemente utilizado en hornos de tratamientos térmicos. Tiene un costo considerable, lo cual causa una limitación en su utilización.

Platino Rodio – Platino (Tipo R):

Tiene como conductor negativo un alambre de platino, y como conductor positivo una aleación  de 87% de platino con 13% de sodio. Es uno de los tipos últimamente desarrollados capaces de medir hasta 1500  si es utilizado adecuadamente. Son muy resistentes a la oxidación  pero no se aconseja su aplicación en atmosferas reductoras, por su fácil contaminación con el hidrogeno y el nitrógeno.

Platino Rodio – Platino (Tipo S):

Este tiene como conductor positivo una aleación de 90%  de platino y 10% de Rodio mientras que el conductor negativo es un alambre de platino. Con características  casi similares al termopar anterior con la diferencia de que no puede usarse en temperaturas elevadas por que los metales no son de alta pureza produciendo alteraciones de la lectura a partir  de los 1000 . En adelante.

Molibdeno – Renio:

Fue desarrollado recientemente y este se utiliza en temperaturas menores a las 1650 . Se recomienda usarlo en atmosferas inertes ya que el oxígeno destruye al termopar.

Tungsteno – Renio:

También recientemente desarrollado y al igual que el termopar anterior no tiene datos normalizados de temperatura y mili voltajes. El oxígeno y los cambios bruscos de temperatura destruyen el termopar.

Iridio – Iridio Rodio:

Tiene como máximo una medición de 2000 . Su uso recomendable en es atmosferas oxidantes que contienen oxigeno libre, el hidrogeno produce alteraciones en el termopar.

Tungsteno – Tungsteno Renio:

Su aplicación es similar al de Tungsteno – Renio, con la única diferencia de que este genere mayor mili voltaje por grados.

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