Monografia De Termocuplas

Mediciones de Temperatura, Termocuplas (apunte 01)
Síntesis Prof. Ing. Eduardo Néstor Alvarez http://www.fi.uba.ar/laboratorios/lscm/SITIOCON.htm

Los transductores eléctricos temperatura utilizan diversos fenómenos entre los cuales figuran: Variación de resistencia en un conductor (sondas resistivas). Variación de resistencia de un semiconductor (termistores). fem creada en la unión de dosmetales distintos (termocuplas). En esta sección nos dedicaremos a estos últimos Un termocupla se compone de dos hilos de diferentes metales unidos en sus extremos (Figura 1.01). Una junta es la junta caliente o de medición y la otra la de referencia o junta fría. Thomas Seebeck en 1821 describió el fenómeno que consiste en la circulación de una corriente en dicho circuito.

figura 1.01 Elfenómeno descripto por Seebeck ocurre por la combinación de dos efectos termoeléctricos combinados, el efecto Peltier y el efecto Thomson, éstos están sobre impuestos con el efecto Joule. Estos efectos se pueden ver como fuerzas electromotrices generadas en cada caso a saber: 1. El efecto Peltier produce una f.e.m en la junta de dos metales diferentes. Esta fem depende de la temperatura y del par demetales que forman la junta. La unión de los metales debe ser en un contacto íntimo, pero, no necesariamente soldada. Jean Peltier descubre su efecto en 1834.

Este efecto se puede manifestar también como la absorción o liberación de energía térmica cuando en una junta de metales diferentes circula una corriente. Ver figura 1.02.

Figura 1.02 Efecto Peltier 2. El efecto Thomson da la relaciónentre la fem generada en un conductor homogéneo simple y la diferencia de temperatura entre sus extremos. Esta fem crece con la diferencia de temperaturas y depende del metal en cuestión. Figura 03. También se manifiesta en la liberación o absorción de calor cuando una corriente circula por un metal homogéneo en el que hay un gradiente de temperaturas entre sus extremos. La liberación de calor sucedecuando la corriente circula en el conductor en la misma dirección que lo hace el flujo de calor en el mismo que está dado por el gradiente de temperaturas mencionado. Como vemos por las observaciones anotadas en 1 y en 2 esos fenómenos son reversibles, no lo es así el efecto Joule.

Figura 1.03 Efecto Thomson La corriente que circula en el circuito de la figura 1 es la que generan las fem de losefectos Peltier y Thomson es decir la tensión de Seebeck.
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Figura 1.04 Signos de las Tensiones en la Circulación en la Termocupla

E
2 1

SBCK

= E PLTABT − E PLTBAT + E ThA − E ThB
2 1

Expresión de la tensión de Seebeck donde:

ESBCK es la tensión de Seebeck. EPLTABT es la tensión dePeltier en la unión de los metales A,B a la temperatura T2.(medición) EPLTBAT es la tensión de Peltier en la unión de los metales B,A a la temperatura T1 EThA es la tensión Thomson en el conductor A. EThA es la tensión Thomson en el conductor B.
Las tensiones de Thomson dependen de las temperaturas T2 (medición) y T1 (referencia) ya que en el circuito de ejemplo éstas representan los gradientes ,como así también de las características de cada uno de los metales A, B. Los signos dependerán del sentido en que se circula en la red. En la figura 4 los dos primeros términos serán de sentidos opuestos y lo mismo sucede con los dos segundos términos entre sí. Se recomienda para profundizar en el tema la referencia bibliografica 3 LEYES DE LAS TERMOCUPLAS La costumbre da para la aplicaciónpráctica algunas leyes básicas que salen de combinar los efectos termoeléctricos y las leyes de los circuitos eléctricos, por lo que en realidad no son leyes. Se hace uso de sus enunciados para generar los sistemas de medición.

Síntesis Prof. Ing. Eduardo Néstor Alvarez

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“LEY” DE LOS CIRCUITOS HOMOGÉNEOS En un conductor metálico homogéneo...