{"id":40579,"date":"2024-12-11T02:03:47","date_gmt":"2024-12-11T08:03:47","guid":{"rendered":"https:\/\/www.logicbus.com.mx\/blog\/?p=40579"},"modified":"2026-02-03T11:13:05","modified_gmt":"2026-02-03T17:13:05","slug":"termopar-y-dispositivos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.logicbus.com.mx\/blog\/termopar-y-dispositivos\/","title":{"rendered":"\u00bfQu\u00e9 es un termopar? Registradores de temperatura"},"content":{"rendered":"

Los termopares<\/a> son una forma popular y econ\u00f3mica de medir la temperatura. El termopar<\/a> es un dispositivo simple: dos cables de diferentes metales soldados en un extremo, y sirve para medir\u00a0la diferencia de temperatura entre la uni\u00f3n caliente (Hot Junction) y la uni\u00f3n fr\u00eda (Cold Junction). Pero este dispositivo “simple” plantea muchos desaf\u00edos para un sistema de medici\u00f3n, incluida la necesidad de amplificaci\u00f3n, filtrado y compensaci\u00f3n de uni\u00f3n fr\u00eda (CJC).<\/span><\/p>\n

Cuando se conectan en pares, son sensores simples y eficientes que emiten un voltaje de CC extremadamente peque\u00f1o proporcional a la diferencia de temperatura entre las dos uniones en un circuito termoel\u00e9ctrico cerrado (consulte la Figura 1).<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a>
Figura 1: Circuito b\u00e1sico de termopar tipo T. Un sistema de medici\u00f3n de termopar cl\u00e1sico requiere dos sensores: uno para el entorno que se mide y el otro para una uni\u00f3n de referencia, normalmente a 0 \u00b0C (32 \u00b0F).<\/figcaption><\/figure>\n

Una uni\u00f3n normalmente se mantiene a una temperatura de referencia constante, mientras que la uni\u00f3n opuesta se sumerge en el entorno a medir. El principio de funcionamiento depende del valor \u00fanico de la fuerza termoelectromotriz<\/a> (FEM) medida entre los extremos abiertos de los cables y la uni\u00f3n de dos metales diferentes mantenidos a una temperatura espec\u00edfica.<\/span><\/p>\n

Las uniones de termopar por s\u00ed solas no generan voltajes. El voltaje o diferencia de potencial que se desarrolla en el extremo de salida (abierto) es una funci\u00f3n tanto de la temperatura de la uni\u00f3n T1 como de la temperatura del extremo abierto T1′. T1\u2018 debe mantenerse a una temperatura constante, como 0 \u00b0C, para garantizar que el voltaje de extremo abierto cambie en proporci\u00f3n a los cambios de temperatura en T1.\u00a0<\/span><\/p>\n

En principio, un termopar se puede fabricar con dos metales diferentes, como el n\u00edquel y el hierro. En la pr\u00e1ctica, sin embargo, solo unos pocos tipos de termopares se han vuelto est\u00e1ndar porque sus coeficientes de temperatura son altamente repetibles, son resistentes y generan voltajes relativamente peque\u00f1os.\u00a0<\/span><\/p>\n

Los tipos de termopares m\u00e1s comunes se denominan J, K, T y E, seguidos de N28, N14, S, R y B (Figura 1.5). En teor\u00eda, la temperatura de uni\u00f3n se puede deducir del voltaje de Seebeck consultando las tablas est\u00e1ndar. <\/span><\/p>\n

Sin embargo, en la pr\u00e1ctica, este voltaje no se puede usar directamente porque la conexi\u00f3n del cable del termopar al terminal de cobre en el dispositivo de medici\u00f3n<\/a> en s\u00ed mismo constituye una uni\u00f3n de termopar (a menos que el cable del termopar tambi\u00e9n sea de cobre) y produce otro EMF<\/a> t\u00e9rmico que requiere compensaci\u00f3n.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a>
Figura 1.5 Tabla de c\u00f3digos ANSI de color y cableado de termopares. (Haga ZOOM<\/strong> dando clic derecho sobre ella y posteriormente en “Abrir imagen en pesta\u00f1a nueva<\/strong>“)<\/figcaption><\/figure>\n

La diferencia de voltaje<\/a> que se desarrolla en el extremo abierto del termopar es bastante peque\u00f1a en el rango de uV. Este voltaje no se puede medir con precisi\u00f3n utilizando un dispositivo DAQ multifunci\u00f3n t\u00edpico con, por ejemplo, un rango de 0-10 V.\u00a0<\/span><\/p>\n

Esta peque\u00f1a se\u00f1al requiere ganancias en el rango de x100, que normalmente no se proporciona en los dispositivos DAQ<\/a> multifunci\u00f3n tradicionales. Y, debido a que los termopares generan un voltaje relativamente peque\u00f1o, el ruido siempre es un problema. Las fuentes m\u00e1s comunes de ruido son las l\u00edneas de alimentaci\u00f3n de CA (50 Hz o 60 Hz).\u00a0<\/span><\/p>\n

Debido a que el ancho de banda de la mayor\u00eda de los sistemas de temperatura es inferior a 50 Hz, un filtro simple en cada canal puede reducir el ruido de la l\u00ednea de CA que interfiere. Los filtros comunes incluyen filtros pasivos, que usan solo resistencias y capacitores, y filtros activos que usan estos componentes junto con amplificadores operacionales.\u00a0<\/span><\/p>\n

Si bien un filtro RC pasivo es econ\u00f3mico y funciona bien para circuitos anal\u00f3gicos, no se recomienda para un front-end multiplexado porque la carga del multiplexor puede cambiar las caracter\u00edsticas del filtro. Un filtro activo compuesto por un amplificador operacional y algunos componentes pasivos funciona bien en sistemas multiplexados, pero es m\u00e1s costoso y complejo.<\/span><\/p>\n

Compensaci\u00f3n de uni\u00f3n fr\u00eda<\/b><\/h2>\n

Los ba\u00f1os de hielo y las uniones de referencia m\u00faltiple en dispositivos de prueba grandes pueden ser dif\u00edciles de configurar y mantener, pero afortunadamente todos pueden eliminarse. La correcci\u00f3n EMF necesaria en las terminales se puede referenciar y compensar seg\u00fan los est\u00e1ndares NIST a trav\u00e9s de un software de computadora<\/a>. Cuando se eliminan los ba\u00f1os de hielo, a\u00fan es necesaria la compensaci\u00f3n de la uni\u00f3n fr\u00eda para obtener mediciones precisas del termopar. <\/span><\/p>\n

El software tiene que leer la temperatura del bloque isot\u00e9rmico. Una t\u00e9cnica ampliamente utilizada es un termistor montado cerca del bloque de terminales isot\u00e9rmicos y conectado a los cables del termopar externo. <\/span><\/p>\n

No se permiten gradientes de temperatura en la regi\u00f3n que contiene el termistor y los terminales. El tipo de termopar utilizado est\u00e1 preprogramado para su canal respectivo, y los datos de entrada din\u00e1micos para el software incluyen la temperatura del bloque isot\u00e9rmico y la temperatura ambiental medida. <\/span><\/p>\n

El software utiliza la temperatura del bloque isot\u00e9rmico y el tipo de termopar para calcular la temperatura del sensor mediante una ecuaci\u00f3n polinomial. <\/span><\/p>\n

El m\u00e9todo permite que muchos canales de termopares de varios tipos se conecten simult\u00e1neamente mientras la computadora maneja autom\u00e1ticamente todas las conversiones.<\/span><\/p>\n

Detecci\u00f3n de termopar abierto<\/b><\/h2>\n

La detecci\u00f3n f\u00e1cil y r\u00e1pida de termopares abiertos es especialmente cr\u00edtica en sistemas con muchos canales. Los termopares tienden a romperse o aumentar la resistencia cuando se exponen a vibraciones, manejo inadecuado y tiempo de servicio prolongado. <\/span><\/p>\n

Un circuito simple de detecci\u00f3n de termopar abierto consta de un peque\u00f1o capacitor colocado a trav\u00e9s de los cables del termopar y accionado con una corriente de bajo nivel. La baja impedancia del termopar intacto presenta un cortocircuito virtual al condensador, por lo que no puede cargarse. <\/span><\/p>\n

\"\"<\/a>
Figura 2 Detector de termopar abierto. El termopar proporciona una ruta de cortocircuito para CC alrededor del capacitor, evitando que se cargue a trav\u00e9s de las resistencias. Cuando el termopar se abre, debido a una manipulaci\u00f3n brusca o vibraci\u00f3n, el capacitor se carga y conduce el amplificador de entrada a los rieles de la fuente de alimentaci\u00f3n, lo que indica una falla.<\/span><\/i><\/figcaption><\/figure>\n

Cuando un termopar se abre o cambia significativamente la resistencia, el capacitor se carga y conduce la entrada a uno de los rieles de voltaje, lo que indica un termopar defectuoso (consulte la Figura 2).<\/span><\/p>\n

Dispositivos de medici\u00f3n de termopar<\/b><\/h2>\n

Los dispositivos DAQ que no est\u00e1n dise\u00f1ados espec\u00edficamente para mediciones de termopares carecen del acondicionamiento de se\u00f1al y CJC necesarios para medir termopares con precisi\u00f3n. Los dispositivos como el USB-TC\u00a0 cuentan con un rango de \u00b10,080 V, A\/D de 24 bits por canal y un proceso de calibraci\u00f3n rastreable por NIST. Estos dispositivos proporcionan la medici\u00f3n de temperatura m\u00e1s precisa posible, ya que la precisi\u00f3n de la electr\u00f3nica de medici\u00f3n interna supera las especificaciones de precisi\u00f3n de los sensores de termopar.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a>
Figura 3. Tarjeta USB-TC con 8 entradas para termopares (J\/ K\/ R\/ S\/ T\/ N\/ E\/ B) y 8 I\/O digitales configurables. Incluye Cable USB y software para monitoreo.<\/figcaption><\/figure>\n

Cont\u00e1ctanos<\/h2>\n

\"\"<\/a>\"\"<\/a>\"\"<\/a>\"\"<\/a>\"\"<\/a>\"\"<\/a><\/h3>\n

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Los termopares son una forma popular y econ\u00f3mica de medir la temperatura. El termopar es un dispositivo simple: dos cables de diferentes metales soldados en un extremo, y sirve para medir\u00a0la diferencia de temperatura entre la uni\u00f3n caliente (Hot Junction) y la uni\u00f3n fr\u00eda (Cold Junction). Pero este dispositivo “simple” plantea muchos desaf\u00edos para un […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":40589,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[71,5764,5535],"tags":[5547,31,5469],"class_list":["post-40579","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-articulos","category-daqs-y-computo-industrial","category-informacion-tecnica","tag-adquisicion-y-registro-de-datos","tag-medicion","tag-monitoreo"],"yoast_head":"\n\u00bfQu\u00e9 es un termopar? 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