Los termopares consisten en dos hilos metálicos de diferentes materiales, unidos en un extremo. Esta unión constituye el punto de medición (junta caliente, hot junction). El otro extremo se llama junta fría (cold junction). El calentamiento de la junta de medición provoca una tensión eléctrica, aproximadamente proporcional a la temperatura. (Efecto termoeléctrico, efecto Seebeck). Esta tensión (fuerza electromotriz F.E.M.) se debe a dos factores: la densidad de electrodos diferentes de los dos materiales y de la diferencia de temperatura entre punto caliente y punto frio.

termopar_junta_fria


Esto significa que un termopar no mide la temperatura absoluta sino la temperatura diferencial entre: T1 junta caliente (hot junction) T2 junta fría (cold junction) Dado que la medición de la tensión eléctrica se suele realizar en temperatura ambiental, el valor de tensión indicaría un valor de temperatura demasiado bajo ya que se resta la temperatura ambiental.

Para mantener el valor para la temperatura absoluta se aplica la “compensación de la junta fría”. En el pasado (en los laboratorios de calibración todavía hoy en día), se efectuaba esta compensación mediante la inmersión de la punta fría en un baño con hielo. En los instrumentos modernos con entrada de termopares (p.ej. transmisores, medidores portátiles o instrumentos para montaje en panel etc. ) se incorpora una compensación electrónica de la junta fría.

Cada metal tiene una electronegatividad específica. (Electronegatividad = tendencia de los átomos de atraer o emitir los electrones) Para alcanzar una máxima tensión termal se aplican combinaciones específicas de materiales para crear termopares con electronegatividades muy diferentes. Estas combinaciones de materiales tienen ciertas limitaciones – debidos por ejemplo a la temperatura máxima de aplicación.

Los siguientes normas definen los termopares: IEC 60584-1: Termopares: valores básicos de las tensiones térmicas IEC 60584-2: Termopares: desviaciones límite de las tensiones térmicas IEC 60584-3: Termopares: Cables de termopar y cables de compensación ASTM E230: Tablas con especificación estándar y fuerza electromotriz (F.E.M.) para termopares normalizados.

Tipos de termopares 

Los termopares se pueden clasificar en básicos o nobles. Los termopares básicos, los tipos J, K, T, y E son más económicos y son habituales en aplicaciones industriales con menos exigencias referente a la exactitud. En cambio, los termopares tipo R, S y B son termopares “nobles”, que se utilizan sobre todo en la industria de proceso en apliciones con elevadas temperaturas. 

Tipo 

Material 

Temp Máx en ºC

Aplicaciones 

Tipo K  NiCr-Ni
(NiCr-NiAl)
1000 (clase 1)
1200 (clase 2)
Atmósferas oxidantes o de gas inerte. Elevada resistencia a oxidación. Es la versión más utilizada. 
Tipo T  Cu-CuNi 350  Atmósferas oxidantes, reductoras o de gas inerte  en medios con temperaturas bajo cero. Aplicaciones típicas: criometría (bajas temperaturas), industrias de la refrigeración, química y petroquímica.
Tipo J  Fe-CuNi 750 Vacío, atmósferas oxidantes y reductoras o atmósferas de gas inerte. Centrales eléctricas e industrias en general, como la metalurgia y la petroquímica.
Tipo S  PT-RH 1600 (Clase 1 y 2)  Atmósferas oxidantes o de gas inerte.
Tipo N  NiCrSi-NiSi

1000 (clase 1)
1200 (clase 2)

Muy exactas con altas temperaturas. aplicaciones que
requieren una mayor vida útil y mayor estabilidad. Óptimo para aplicaciones que requieren una elevada exactitud debido al carácter homogéneo y a la pureza de los hilos. 
Tipo R  Pt13%Rh 1600 Uso continuo en atmósferas oxidantes o de gas inerte
Tipo E  NiCr-CuN

800 (clase 1
900 (clase 2)

Atmósferas oxidantes o de gas inerte. Excelente potencia termoeléctrica  es decir, elevada  relación que entre milivoltios generados y variación de temperatura de un grado Celsius.
Tipo B  Pt30%Rh – Pt6%Rh 1700 Óptimo para vainas cerámicas cerradas en un extremo
       

 

Vídeo: ¿Cómo funciona un termopar? | Termopares según IEC 60584-1 y ASTM E230


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