Sensores de temperatura

1.1.1 Sensores para temperaturas bajas, medias y altas
La medida de temperatura constituye una de las mediciones más comunes y más
importantes que se efectúan en los procesos industriales. Las limitaciones del
sistema de medida quedan definidas en cada tipo de aplicación por la precisión,
por la velocidad de captación de la temperatura, por la distancia entre el elemento
de medida y elaparato receptor y por el tipo de instrumento indicador, registrador o controlador necesarios; es importante señalar que es esencial una comprensión
clara de los distintos métodos de medida con sus ventajas y desventajas
propias para lograr una selección óptima del sistema más adecuado.
Los instrumentos de temperatura utilizan diversos fenómenos que son influidos
por la temperatura y entre loscuales figuran:
a) variaciones en volumen o en estado de los cuerpos (sólidos, líquidos o gases);
b) variación de resistencia de un conductor (sondas de resistencia);
e) variación de resistencia de un semiconductor (termistores);
d) f.e.m. creada en la unión de dos metales distintos (termopares);
e) intensidad de la radiación total emitida por el cuerpo (pirómetros de radiación);
f) otrosfenómenos utilizados en laboratorio (velocidad del sonido en un gas,
frecuencia de resonancia de un cristal.. .).

Campo de medida de los instrumentos de temperatura.
Termómetros de resistencia
La medida de temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las características
de resistencia en función de la temperatura que son propias del elemento
de detección.
El elemento consisteusualmente en un arrollamiento de hilo muy fino del
228 Instrumentación industrial
conductor adecuado bobinado entre capas de material aislante y protegido con
un revestimiento de vidrio o de cerámica.
El material que forma el conductor se caracteriza por el llamado «coeficiente
de temperatura de resistencia» que expresa a una temperatura especificada, la
variación de la resistencia en ohmios delconductor por cada grado que cambia
su temperatura.
La relación entre estos factores puede verse en la expresión lineal siguiente:
en la que:
Ro = resistencia en ohmios a 0° e
R¡ = resistencia en ohmios a fD e
a = coeficiente de temperatura de la resistencia cuyo valor entre 0° y
100° e es de 0,003850 Q. Q-l . °C-1 en la Escala Práctica de Temperaturas
Internacional (IPTS-68).
Si larelación resistencia-temperatura no es lineal la ecuación general pasa a:
Rt = Ro [1 + A . t + Bt2 + c• (t - 100) . t3] válida de - 200 a 0° e
o bien
R¡ = Ro• (1 + At + Bt2) válida de O a 850° e
y en la que A, B, c. .. , son coeficientes de temperatura de la resistencia de valores:
A = 3,90802 X 10-3
B = -5,802 X 10-7
e = -4,27350 X 10-12
En la figura 6.9 pueden verse las curvas de resistenciarelativa de varios metales
en función de la temperatura.
Los materiales que forman el conductor de la resistencia deben poseer las
siguientes características:
1. Alto coeficiente de temperatura de la resistencia, ya que de este modo el instrumento
de medida será muy sensible.
2. Alta resistividad, ya que cuanto mayor sea la resistencia a una temperatura
dada tanto mayor será la variación porgrado (mayor sensibilidad).
3. Relación lineal resistencia-temperatura.
4. Rigidez y ductilidad, lo que permite realizar los procesos de fabricación de
estirado y arrollamiento del conductor en las bobinas de la sonda, a fin de obtener
tamaños pequeños (rapidez de respuesta).
5. Estabilidad de las características durante la vida útil del material.
Los materiales que se usan normalmente enlas sondas de resistencia son el
platino y el níquel.

Curvas de resistencia relativa de varios metales en función de la temperatura.

Características de sondas de resistencia
Termistores
Los termistores son semiconductores electrónicos con un coeficiente de temperatura
de resistencia negativo de valor elevado, por lo que presentan unas variaciones
rápidas y extremadamente grandes...