¿Qué tipos de sensores de temperatura se utilizan habitualmente?

La temperatura se define como el nivel de energía de una sustancia y se puede medir mediante ciertos cambios en ella. Existen muchos tipos de sensores de medición de temperatura, y todos tienen algo en común: miden la temperatura detectando algún cambio en sus propiedades físicas.

Los siete tipos básicos de transmisor del sensor de temperatura En este documento se analizan termopares, dispositivos de temperatura por resistencia (RTD, termistores), emisores infrarrojos, dispositivos bimetálicos, dispositivos de expansión de líquidos, cambios de estado molecular y diodos de silicio.

Ya sea un termómetro o un termopar, existen diferentes tipos de sensores que pueden medir la temperatura.

1. Termopares

Los termopares son dispositivos de voltaje que indican la temperatura a medida que varía el voltaje. A medida que aumenta la temperatura, el voltaje de salida del termopar también aumenta, aunque no necesariamente de forma lineal. Los termopares suelen estar protegidos por una carcasa metálica o cerámica para evitar la exposición a diversos entornos. También existen termopares con revestimiento metálico y diversos recubrimientos externos, como el teflón, que permiten su uso sin problemas en ácidos y soluciones alcalinas fuertes.

2. Dispositivos de medición de temperatura por resistencia

Los dispositivos de medición de temperatura por resistencia también son de naturaleza eléctrica. En lugar de utilizar voltaje como los termopares, emplean la resistencia, otra propiedad de la materia que varía con la temperatura. Los dispositivos resistivos utilizados se pueden clasificar en: sensores de temperatura por resistencia (RTD) y termistores. En general, los RTD son más lineales que los termopares. Su resistencia aumenta en sentido positivo a medida que sube la temperatura. Un termistor, por otro lado, tiene una construcción completamente diferente. Es un dispositivo semiconductor extremadamente no lineal cuya resistencia disminuye a medida que aumenta la temperatura.

3. Sensores infrarrojos

Los sensores infrarrojos son sensores sin contacto. Por ejemplo, si sostiene un sensor infrarrojo típico frente a una mesa sin contacto, sensor de nivel de líquido infrarrojo Te indicará la temperatura de la mesa por su radiación, aproximadamente 68 °F a temperatura ambiente normal. En las mediciones de agua helada sin contacto, debido a la evaporación, el agua helada se mide ligeramente a 0 °C, lo que reduce ligeramente la lectura de temperatura esperada.

4. Dispositivos bimetálicos

Los dispositivos bimetálicos aprovechan la dilatación de los metales durante el calentamiento. En estos dispositivos, dos metales se combinan y se conectan mecánicamente a un puntero. Al calentarse, un lado de la tira bimetálica se dilata más que el otro. Al alinearse correctamente con el puntero, se muestra la medición de temperatura. Las ventajas de los dispositivos bimetálicos son su portabilidad e independencia de la fuente de alimentación. Sin embargo, suelen ser menos precisos que los dispositivos eléctricos, y no es fácil registrar valores de temperatura con dispositivos eléctricos como termopares o RTD. Aun así, la portabilidad es una ventaja indudable para la aplicación adecuada.

5. Termómetros

Los termómetros son dispositivos de expansión de líquidos que también se utilizan para medir la temperatura. En general, se dividen en dos categorías principales: los de mercurio y los de líquido orgánico (generalmente rojo). La diferencia entre ambos es clara, ya que los dispositivos de mercurio tienen ciertas limitaciones en cuanto a su transporte seguro. Por ejemplo, el mercurio se considera un contaminante ambiental, por lo que su rotura puede ser peligrosa. Asegúrese de consultar las restricciones vigentes sobre el transporte aéreo de productos de mercurio antes de realizar el envío.

6. Sensores de cambio de estado

Un sensor de temperatura por cambio de estado mide la variación de estado de un material provocada por un cambio de temperatura, como el paso del hielo al agua y luego al vapor. Los dispositivos de este tipo disponibles comercialmente se presentan en forma de etiquetas, pastillas, crayones o pintura.

Por ejemplo, se pueden usar etiquetas en las trampas de vapor. Cuando la trampa necesita ajuste, se calienta; el punto blanco de la etiqueta indica entonces el aumento de temperatura al volverse negro. El punto blanco permanece negro incluso cuando la temperatura vuelve a la normalidad.

La etiqueta de cambio de condición indica la medición de temperatura en °F y °C. Para este tipo de dispositivos, el punto blanco se vuelve negro cuando se supera la temperatura mostrada; y es un sensor irreversible que permanece negro una vez que cambia de color. Las etiquetas de temperatura son útiles cuando se necesita confirmar que la temperatura no ha superado un cierto nivel, quizás durante el transporte por razones de ingeniería o legales. Dado que los dispositivos de cambio de estado no son eléctricos como las tiras bimetálicas, son ventajosos en algunas aplicaciones. Algunas formas de esta familia de sensores de nivel Las pinturas (laca, crayón) no cambian de color; las marcas que producen simplemente desaparecen. Las formas granuladas, en cambio, se distorsionan visualmente o se disuelven por completo.

Entre sus limitaciones se incluyen tiempos de respuesta relativamente lentos. Por lo tanto, si se produce un pico de temperatura que sube y baja rápidamente, es posible que no se observe una respuesta perceptible. La precisión tampoco es tan alta como la de la mayoría de los dispositivos de uso común en la industria. Sin embargo, resultan muy prácticos en aplicaciones que requieren indicaciones irreversibles sin necesidad de alimentación eléctrica.

Otras etiquetas reversibles funcionan con un principio completamente diferente al de una pantalla LCD. Según la temperatura alcanzada, la pantalla cambia de color, pasando de negro a marrón, azul o verde.

Por ejemplo, una etiqueta típica es completamente negra a temperaturas inferiores a la medida. A medida que aumenta la temperatura, aparece un color, digamos a 33 °F (primero azul, luego verde y finalmente marrón), al pasar por la temperatura especificada. En cualquier dispositivo LCD, normalmente verá dos puntos de color adyacentes: el azul ligeramente debajo del indicador de temperatura y el marrón ligeramente encima. Esto le permite estimar la temperatura, por ejemplo, entre 85 °F y 90 °F.

Si bien no es del todo preciso, tiene la ventaja de ser un indicador pequeño, robusto y no electrónico que actualiza continuamente la medición de la temperatura.

7. Diodo de silicio

Los sensores de diodo de silicio son dispositivos desarrollados específicamente para el rango de bajas temperaturas. Básicamente, son dispositivos lineales donde la conductividad del diodo aumenta linealmente en la región de bajas temperaturas.

Independientemente del sensor que elija, no funcionará de forma aislada. Dado que la mayoría de los sensores se solapan en cuanto a rango de temperatura y precisión, la elección del sensor dependerá de cómo se integre en el sistema.