Una de las herramientas de medición y detección de temperatura más utilizadas es el cable de termopar. El uso de termopares está casi en todas partes en un proceso de medición de temperatura.
Está integrado principalmente en controladores e Indicadores de temperatura como sensor para detectar temperatura en hornos, incubadoras, calentadores de agua, termohigrómetros y otros procesos que requieren monitoreo de temperatura.
También se utiliza como sonda en algunos termómetros utilizados en termómetros de carne o alimentos y como sonda de superficie utilizada en placas calientes o superficies calientes. En este tema, le presentaré las diferentes formas de calibrar o verificar la precisión de un termopar.
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¿Qué es un alambre de termopar?
Un termopar es un par de dos cables metálicos diferentes conectados entre sí (soldados o simplemente retorcidos) en un extremo. La conexión entre estos dos metales diferentes crea una reacción en la que se genera una fuerza electromotriz ( emf), una fuente de voltaje.
El voltaje generado (emf) es proporcional a la temperatura a la que está expuesto. Un cero (0) mV corresponde a una Temperatura Cero para termopares de tipo K en la unión de referencia Cero y aumenta con el aumento de la temperatura.
Dado que los cables de termopar crean un cambio de voltaje cada vez que detecta o detecta la diferencia de temperatura, también se llama sensor de termopar.
Los cables de termopar tienen 2 uniones, estas son:
- Unión caliente: esta es la punta donde se detecta la medición de temperatura real, el extremo cerrado. La parte donde nos exponemos a la temperatura que queremos medir.
. - Unión de referencia (unión fría): esta es la parte donde nos conectamos a la pantalla o al controlador de temperatura, el extremo abierto. Se llama unión de referencia porque este es el punto de referencia utilizado para lograr una lectura correcta. Cualquier lectura de temperatura en esta unión se restará a la lectura de temperatura de la unión caliente. Si no hay compensación de unión fría agregada en el circuito, puede pensar que se está leyendo incorrectamente.
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Una solución para esto es crear una unión fría o un baño de hielo donde la temperatura de referencia se exponga a cero temperatura. Por lo tanto, cualquier lectura de la unión caliente será exactamente la misma porque el efecto de la unión de referencia se compensará con el valor de referencia cero.
Pieza de unión fría y unión caliente de alambre de termopar de tipo K
La mayor parte del termómetro digital que utilizamos hoy en día tiene una compensación de unión fría. Debido a esto, no tenemos que preocuparnos por el efecto de la unión de referencia en la salida de temperatura porque ya está compensada. Solo tiene que preocuparse si está utilizando un multímetro que mide directamente una salida de MT. Véase el punto 3 infra.
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Tipos de alambres de termopar
Se están fabricando tantos tipos de alambres de termopar principalmente porque cada uno tiene sus cualidades, capacidades y rangos únicos dependiendo de la idoneidad del entorno donde se usan y se exponen. A continuación se presentan algunos ejemplos de tipos de termopar de uso común con sus rangos.
Si observa, el alambre de termopar de tipo K tiene el rango más amplio, por lo tanto, es el tipo de alambres de termopar más utilizado.
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Cada tipo de termopar tiene sus propias características únicas que incluyen:
- Tamaño de diámetro o grosor del alambre
- Tipo de revestimiento o material de aislamiento
- Clasificaciones: termopares de clase 1 a clase 3
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Es por eso que es importante determinar primero sus requisitos antes de usar cualquiera de ellos, como su rango de usuario, tolerancia y, por supuesto, su presupuesto.
¿Por qué Calibrar Cables de Termopar?
Para verificar la precisión debido a:
- Envejecimiento o deterioro
- Contaminación por el ambiente de trabajo: hágalos frágiles y acorte la vida
- Oxidación en el ambiente cuando está desprotegido.
- Tensión mecánica o rotura
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3 Formas de realizar la Verificación de termopar
Dado que un cable de termopar se puede considerar como una sonda y un sensor conectado a un indicador, hay más formas de calibrarlo o verificarlo para verificar su precisión. Solo tenga en cuenta que se debe tener en cuenta un cableado de termopar, tiene una polaridad positiva y negativa para que funcione correctamente.
Hay un signo más y menos en su conector, por lo que esto no será un problema si lo comprueba antes de conectar los cables, además, está codificado por colores, así que asegúrese de comprobarlo antes de realizar las conexiones de cableado de termopar.
Una buena guía es determinar la polaridad es utilizar las especificaciones del fabricante para la codificación por colores. Para un cableado de termopar tipo K, el color amarillo es positivo y el color rojo es negativo. Además, teniendo en cuenta el conector o adaptador de termopar, la sonda positiva es más delgada o más pequeña en ancho en comparación con la sonda negativa, que es más ancha.
A continuación se muestran las 3 formas de verificar la precisión del termopar y una calibración.configuración:
1. Mediante verificación de temperatura real mediante un pozo de metrología con temperatura controlada y un indicador (Fluke 754 o Fluke 1524)
Se trata de una configuración que utiliza un pozo de metrología (fluke 9173) y un indicador ( Fluke 1524). La Unidad bajo Calibración (UUC) es el termopar. Esta es una verificación real de la temperatura en la que el cable del termopar (sonda) se empapa en el pozo y el calor generado se lee a través del indicador Fluke 1524.
Este procedimiento o configuración de calibración de termopar se utiliza cuando el cable del termopar tiene un extremo soldado. Esta configuración lleva más tiempo porque está utilizando una temperatura real que requiere estabilización en cada punto de ajuste de temperatura. Compruebe el procedimiento en mi otro post en este enlace.
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2. A través de una temperatura simulada que es una señal eléctrica generada mediante un calibrador Fluke 5520A y un indicador (Fluke 754 o Fluke 1524)
Otra configuración se realiza mediante el uso de un calibrador, el Fluke 5522a, un procedimiento en el que se utiliza la simulación para crear la temperatura deseada.
La temperatura deseada se puede simular desde el calibrador Fluke 5522A, puede seleccionar varios tipos de termopares y luego la temperatura requerida. Mediante el uso de un indicador ( Fluke 754 o indicador equivalente), podemos mostrar la temperatura generada por el calibrador.
Esta configuración es aplicable a los cables de termopar que tienen un extremo abierto conectado a un conector o adaptador de termopar macho. Esta configuración es más sencilla y lleva menos tiempo en comparación con un termopar con extremo o unión soldada
Consulte en este enlace el procedimiento de calibración para esta configuración.
3. A través de una salida o entrada simulada de una señal eléctrica de milivoltios Utilizando un multímetro (Fluke 8846), calibrador 5522a o fluke 754
Ahora, usaremos un multímetro como pantalla en lugar de un indicador de temperatura o termopar. La señal simulada también será generada por el calibrador Fluke 754 o Fluke 5522a. Pero en lugar de mostrar una lectura de temperatura, ahora será una salida de voltaje (mV).
Solo asegúrese de tener los conectores o adaptadores de termopar necesarios para conectarlos al multímetro (Fluke 8846 o cualquier multímetro capaz de mostrar una lectura de milivoltios a al menos 3 resoluciones) y tome nota de nuevo de la polaridad.
Dado que los termopares pueden detectar o producir un campo electromagnético durante las diferencias de temperatura, este campo electromagnético o voltaje generado se puede medir en milivoltios. Del mismo modo, también puede generar una entrada de milivoltios y leerla como salida de temperatura.
Esto también es aplicable solo a los termopares con unión de extremo abierto con un adaptador (a menos que corte una unión soldada y realice este procedimiento y la vuelva a soldar una vez hecho).
En esta configuración, el problema que encontraremos es el efecto de la unión de referencia. El multímetro no tiene compensación de unión fría, por lo que cualquier lectura ambiental tendrá un efecto en el valor medido o mostrado.
Una solución es empapar la unión de referencia en un entorno ambiente estable donde la temperatura se mide con un termómetro separado. después, la lectura en el termómetro se convertirá en valor de vM y luego se agregará al valor de vM mostrado del multímetro. Entonces este es el momento de convertir y obtener el valor de temperatura real.
Dependiendo del tipo de termopar utilizado, cada temperatura generada tiene un voltaje equivalente en milivoltios. Mediante el uso de una tabla que ha sido diseñada o calculada, se puede tomar una temperatura equivalente. A continuación se muestra una tabla de muestra para un termopar Tipo K.
Todas estas configuraciones de calibración de cables de termopar se pueden realizar en cualquier combinación dependiendo de sus necesidades y disponibilidad de instrumentos o estándares. Además, esta configuración es aplicable al calibrar un indicador de temperatura o un controlador en el que el termopar se utiliza como sonda o sensor.
Para una calibración detallada de termopar de tipo K, visite este enlace: procedimiento de calibración de cables de termopar-termopar de tipo k.
Para obtener una lista de cables de termopar, puede hacer clic en este enlace cables de termopar