Termopares

Capítulo 20. Adquisición y control automático. Temperatura

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TERMOPARES
1.- MEDIDA DE LA TEMPERATURA CON TERMOPARES
1.1 TERMOPARES
1.1.1 Leyes empíricas de los circuitos termoeléctricos
1.1.2 Características de los termopares
1.1.3 Tipos de termopares
1.1.4 Características de corrosión de los termopares
1.1.5 Medidas con termopares
1.1.6 Compensación de la unión fría
1.2AMPLIFICADOR PARA TERMOPARES COMPENSADO
1.3 PROCESO DE MEDIDA DE LA TEMPERATURA CON TERMOPARES
1.4 CIRCUITO DE CONTROL DE POTENCIA
1.5 CONTROL DEL SISTEMA DE MEDIDA
1.6 REALIZACIÓN DE LAS PRÁCTICAS

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1. MEDIDA DE TEMPERATURA CON TERMOPARES.
1.1 TERMOPARES.
Los termopares se basan en el efecto descubierto por Sir ThomasSeebeck: en un circuito formado por dos
metales distintos, A y B, con dos uniones a diferente temperatura, aparece una corriente eléctrica.

Se produce una conversión de energía térmica en energía eléctrica, o bien, si se abre el circuito, en una fuerza
termo-electromotriz (f.t.e.m) que depende de los metales y de la diferencia de temperatura entre las uniones:
eAB = α T
donde α es elcoeficiente de Seebeck y T la temperatura absoluta. α representa la variación de tensión
producida por la variación de 1º de temperatura para cada par de materiales. Así para el hierro-constantan α es
de 0,0828mV por grado.
Todos los pares de metales diferentes presentan este efecto.
Para pequeños cambios de temperatura, la tensión de Seebeck es linealmente proporcional a la temperatura.
El efectoSeebeck es una combinación de los efectos Peltier y Thomson:
- Efecto Peltier: cuando una corriente circula por la unión de dos metales diferentes se produce una
absorción o liberación de calor en ésta, que es función de la dirección del flujo de corriente.
- Efecto Thomson: cuando una corriente circula por un metal homogéneo sometido a un gradiente de
temperatura provoca una absorción oliberación de calor.

1.1.1 Leyes empíricas de los circuitos termoeléctricos
Las tres leyes empíricas de los circuitos termoeléctricos son:
- Ley de los materiales homogéneos: en un conductor metálico homogéneo no se genera corriente
termoeléctrica al aplicarle calor, aunque varíe la sección transversal del conductor.
Consecuencias:
o Para formar un termopar hacen falta dos metales diferentes.
oSi un metal sometido a un gradiente de temperatura genera una fuerza electromotriz indica que
no es homogéneo.
- Ley de los materiales intermedios: la suma algebraica de las tensiones termoeléctricas en un circuito
compuesto de un número cualquiera de metales distintos es cero, si todo el circuito está a una misma
temperatura.

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Consecuencias:
o Se puede añadir un tercer m
etal (intrumento de medida) en un circuito termoeléctrico sin que
varíe la tensión, siempre que las dos nuevas uniones estén a la misma temperatura.
o El método empleado para unir los dos metales (soldadura, con tornillo, etc.) no afecta a la
fuerza electromotriz resultante si el conjunto está a la misma temperatura y el contacto eléctricoes correcto.

-

Ley de las temperaturas intermedias: si dos metales homogéneos diferentes producen una fuerza
termoeléctrica E1 cuando están a una temperatura T1 y T2, y una fuerza termoeléctrica E2 cuando están
a la temperatura T2 y T3, la fuerza termoeléctrica generada cuando las uniones están a temperatura T1
y T3 será igual a E1 + E2.

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Consecuencias:
o Si se conoce la fuerza termoelectromotriz que genera la unión de dos metales diferentes con un
tercero, la fuerza termoelectromotriz que genera la unión de los dos primeros es igual a la suma
algebraica de las fuerzas termoelectromotrices que genera cada uno con el tercero.

o Un termopar calibrado para una temperatura de referencia puede ser...