Cómo Funciona Una Sonda de Temperatura.

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Las sondas de temperatura son parte de la tecnología aplicada a la industria, con muchos años de evaluación y evolución, en distintos procesos productivos donde es necesario controlar de forma confiable la temperatura. Te mostraremos en el siguiente post, cómo funciona una sonda de temperatura, que aplicaciones tiene y los tipos de sondas que te puedes encontrar en el mercado.

Estos dispositivos son de vital importancia en muchos procesos. El control automático de temperatura de algún líquido o gas, o de alguna superficie de trabajo, se realiza a través de sondas. Y su aplicación es tan generalizada, que podemos conseguir sondas en la gran mayoría de industrias, y también en aparatos electrodomésticos o máquinas comerciales.

Cómo Funciona Una Sonda de Temperatura
Cómo Funciona Una Sonda de Temperatura
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    ¿Qué es una sonda de temperatura?

    Una sonda de temperatura es un tipo de sensor de temperatura. Hay muchos tipos diferentes de sonda de temperatura y se utilizan para diferentes aplicaciones en una gran cantidad de industrias.

    Algunas sondas de temperatura pueden medir la temperatura al colocarse sobre la superficie. Otros necesitarán ser insertados o sumergidos en líquido para poder medir la temperatura. A menudo, las sondas de temperatura medirán el cambio de voltaje y lo convertirán a un formato que pueda ser monitoreado por el usuario.

    Las sondas de temperatura pueden ser configuraciones estándar o hechas a medida y hechas a pedido por el cliente. Los tipos estándar tienden a usarse para aplicaciones más comunes, por ejemplo; dentro de la industria médica, mientras que las sondas de temperatura a medida se utilizan a menudo para aplicaciones muy específicas, como en deportes de motor o ingeniería.

    ¿Cómo funciona una sonda de temperatura?

    Una sonda de temperatura funciona monitoreando el cambio en la resistencia del área dada: sólido, líquido o gaseoso y convirtiéndola en un formato utilizable para el operador.

    El sensor de temperatura es un dispositivo, para medir la temperatura a través de una señal eléctrica, requiere un termopar o RTD (detectores de temperatura de resistencia). Si la diferencia de voltaje se amplifica, el dispositivo genera la señal analógica y es directamente proporcional a la temperatura.

    Una sonda de temperatura mide la temperatura al colocarse sobre una superficie, atornillarse o insertarse en un objeto o sumergirse en líquido para controlar el cambio de temperatura.

    Debido a que todas las aplicaciones son diferentes, las sondas de temperatura a menudo son personalizadas y se pueden hacer a pedido, de esta manera se puede modificar el rango de temperatura, la conexión, la longitud del cable y otras especificaciones para que se adapten bien a la aplicación en cuestión.

    Diferentes tipos de sondas de temperatura.

    Las sondas de temperatura vienen en diferentes formatos, cada tipo tiene pros y contras.

    Sondas NTC.

    Las sondas de temperatura NTC (coeficiente de temperatura negativa) utilizan termistores. Estos a menudo son de bajo costo con un rango de temperatura más pequeño, pero tienden a ofrecer una respuesta rápida y son muy sensibles.

    Este tipo de sonda de temperatura a menudo se colocan en diferentes alojamientos a medida según los requisitos del cliente. Las sondas de temperatura NTC suelen ser de menor costo que otras alternativas, pero ofrecen un tiempo de respuesta más rápido y son muy sensibles. Las sondas de temperatura NTC suelen ser la mejor opción para aplicaciones de temperatura de rango medio de -40 °C a + 125 °C para NTC encapsulados con epoxi y hasta + 250 °C para la gama de NTC encapsulado en vidrio.

    La aplicación determinará el valor de resistencia del termistor necesario para crear la salida de temperatura requerida.

    Sondas RTD.

    Las sondas de temperatura RTD (Detector de temperatura de resistencia) ofrecen alta confiabilidad y larga vida útil. Esto las hace un poco más costosas, pero también ofrecen un amplio rango de temperatura.

    Estas sondas de temperatura utilizan la tecnología RTD (Detector de temperatura de resistencia) que también se puede colocar en diferentes alojamientos dependiendo de los requisitos del cliente.

    Dependiendo de qué RTD se seleccione, la sonda de temperatura será adecuada para medir diferentes rangos de temperatura. Los sensores RTD generalmente son de platino o níquel y están disponibles en varios rangos de resistencia, las ofertas más estándar incluyen PT100 / PT1000 o NI100 / Ni1000. Los detalles de la aplicación del cliente ayudarán a determinar qué tipo de RTD se requiere.

    Las sondas RTD son buenas para medir temperaturas en aplicaciones más específicas donde las temperaturas son relativamente más altas que las de la capacidad del termistor NTC hasta + 850 °C. La clasificación de temperatura más alta que la de la tecnología de termistor NTC puede hacerlos un poco más caros que las sondas NTC, sin embargo, son altamente confiables y ofrecen un ciclo de vida más largo.

    Termopares.

    Las sondas de temperatura de termopar son más baratas que las RTD y también ofrecen un amplio rango de temperatura, sin embargo, no son tan estables con el tiempo y algunas necesitarán reemplazarse con más frecuencia. También se pueden fabricar con carcasas de sonda a medida según las aplicaciones específicas del cliente y pueden lograr mediciones de temperatura superiores a los 2.000 °C.

    Un par de uniones formadas a partir de dos metales diferentes son los sensores de temperatura de termopar (TC). Un terminal muestra una temperatura de referencia mientras que el otro representa la temperatura medible. Estas dos lecturas funcionan cuando hay una diferencia de temperatura. El voltaje causado por esta diferencia hará que el sensor de temperatura muestre una lectura en su pantalla.

    Los TC tienden a ser confiables, resistentes y baratos. Además, estos modelos con sensor de temperatura no requieren baterías. Muchos TC pueden dar lecturas desde -250 grados centígrados hasta 3.000 grados centígrados. Sin embargo, estos sensores de temperatura pueden lograr un excelente rendimiento hasta una lectura de 2.750 grados Celsius. Cualquier lectura más elevada que esa cantidad puede provocar daños.

    Estos sensores de temperatura distintos tienen puntos fuertes y defectos únicos. Por ejemplo, los TC pueden medir lecturas de temperatura sin la ayuda de otro dispositivo. Sin embargo, no puede usar estos dispositivos para medir la temperatura en las uniones. No obstante, el dinero que ahorrará al usar TC puede ayudarte a ahorrar en calefacción y otros gastos.

    Aplicaciones para sondas de temperatura.

    La aplicación en la que se utiliza la sonda debe considerarse en el proceso de selección. Por ejemplo, algunos diseños de sondas están hechos específicamente para medir ciertos materiales. Dispositivos como sondas de temperatura del suelo y sondas de temperatura del agua son algunos ejemplos de productos que tienen aplicaciones específicas.

    Las sondas de temperatura también pueden diseñarse para aplicaciones corrosivas en las que el material de la sonda es plástico en lugar de metal. Además, las sondas para aplicaciones estériles, como las sondas de temperatura médica y las sondas de temperatura de alimentos, están diseñadas teniendo en cuenta la facilidad de limpieza.

    Las sondas de temperatura se utilizan en casi todas las industrias. A menudo vemos demandas en aplicaciones médicas, industrias de automovilismo, sectores de alimentos y bebidas e incluso en la comunicación. Algunas de las aplicaciones con las que hemos entrado en contacto son:

    •  HVAC.
    •  Tránsito.
    •  Energía y utilidades.
    •  Perforación.
    •  Electrodomésticos.
    •  Energía.
    •  Laboratorio.
    •  Computadoras.
    •  Monitoreo de pacientes.

    Configuraciones de sonda.

    La configuración de la sonda determina cómo interactúa o contacta el dispositivo con el sistema que está midiendo.

    • Las sondas rectas miden las temperaturas estacionarias de la superficie y se pueden usar en pozos.
    • Las sondas de penetración o sondas de aguja se utilizan para medir temperaturas internas.
    • Existen las sondas flexibles, que se pueden manipular para diversas mediciones de temperatura.
    • Las sondas de caída, que están diseñadas para mediciones de temperatura en pozos o bajo el agua.
    • Las sondas curvas se utilizan para medir temperaturas en tuberías u otras superficies curvas.
    • También podemos contar con las sondas de rodillos o las sondas móviles, que miden temperaturas en superficies móviles.
    • Las sondas de aire están diseñadas para medir la temperatura del flujo de aire.
    • Las sondas en ángulo, que se utilizan para aplicaciones de medición de temperatura dentro de tuberías y espacios en ángulo.
    • Otras muy conocidas son las sondas de superficie, que se adhieren a la piel o a una superficie plana. También se conocen como banjo, parche o sondas atornilladas.
    • Las sondas de sujeción o las sondas de sensor de correa, que sujetan o envuelven alrededor de la superficie a monitorear.
    • Las sondas planas o de cinta, que son sensores de temperatura con una membrana flexible.

    Especificaciones de una sonda de temperatura.

    Las especificaciones más importantes a tener en cuenta al seleccionar sondas de temperatura son el rango de temperatura, el diámetro, la precisión y la cantidad de elementos sensores.

    El rango de temperatura define las temperaturas máximas y mínimas que la sonda está clasificada para detectar.

    La dimensión del diámetro define el diámetro de la sonda o el diámetro / ancho del objeto que se mide, según la configuración de la sonda.

    La precisión define la desviación promedio que una medición de la sonda de temperatura será de su valor real.

    El número de elementos de detección define el número de elementos en la sonda. Típicamente, cuantos más elementos haya en la sonda, más precisa y costosa es la sonda. Las sondas generalmente tienen uno o dos elementos para la detección, pero algunas se pueden configurar para contener más.

    Características Adicionales en una sonda.

    Puede ser importante tener en cuenta una serie de características adicionales al seleccionar sondas de temperatura.

    Cables aislados: Los cables están aislados en lugar de desnudos para mayor protección.

    Inalámbrica: La sonda de temperatura se puede operar de forma inalámbrica para operación remota y / o control automatizado. Útil en aplicaciones volátiles o que requieren mucho tiempo donde los dispositivos de mano pueden ser menos apropiados.

    Conexión rápida: El enchufe para el dispositivo es una conexión rápida para facilitar su uso.

    Cables trenzados de metal: Los cables del dispositivo están trenzados, para una conexión más duradera.

    Tipos de sensores adicionales: El dispositivo incorpora sensores adicionales, como sensores de humedad.

    Cómo calibrar sondas de temperatura.

    La medición de temperatura en entornos industriales cubre una amplia variedad de necesidades y aplicaciones. Se puede llevar a cabo utilizando una gama de equipos de prueba de temperatura, desde termómetros hasta sondas de temperatura (incluidas sondas de superficie). Estos instrumentos pueden venir con muchos estilos de configuraciones de cableado, incluidos termistores, termopares y RTD / PRT.

    No importa qué tipo de equipo de medición de temperatura tengas, es crítico calibrarlo. ¿Por qué? Debido a que la temperatura juega un papel importante en la producción de muchos productos, y en algunas situaciones, incluso una ligera variación en la temperatura requerida no solo puede afectar la calidad del producto sino que también puede comprometer la seguridad.

    La calibración regular de sondas de temperatura y termopares es esencial para garantizar que sigan siendo precisos. A pesar de la falta de pautas oficiales, la frecuencia recomendada de calibraciones generalmente se basa en la cantidad de uso que recibe el equipo y el entorno operativo en el que se utiliza. Por lo general, esto se estipula en el manual de calidad de un negocio.

    El equipo de temperatura también puede requerir calibración adicional si se cae o golpea, si se encuentra entre una amplia variedad de temperaturas ambientales (desde congelación hasta ebullición), o al recibir un nuevo artículo, antes de ponerlo en servicio.

    Métodos de Calibración.

    Hay dos métodos que pueden usarse para calibrar termopares, y sondas de temperatura. Las pruebas de tolerancia y las pruebas de caracterización.

    Prueba de tolerancia.

    La prueba de tolerancia es el método de calibración más común y más fácil de realizar, especialmente en aplicaciones industriales. Por lo general, está reservado para instrumentos de menor precisión, como termopares y RTD industriales.

    La prueba de tolerancia se lleva a cabo utilizando un pozo de metrología (también conocido como bloque seco), donde la sonda de temperatura se inserta en agujeros pretaladrados dentro del bloque de temperatura del pozo. A menudo, la sonda de temperatura probada se acompaña de una sonda de referencia, lo que aumenta la precisión de la calibración.

    Durante la calibración, un mínimo de tres lecturas de temperatura de referencia se toman como estándar, dependiendo del rango de temperatura del equipo. Estos se toman como:

    Una lectura justo debajo del rango de temperatura.

    Lectura en el medio del rango de temperatura.

    Una lectura justo por encima del rango de temperatura.

    Por ejemplo, si se usa una sonda de temperatura para medir entre 20 °C y 70 °C, las lecturas se tomarán a 20 °C, 45 °C y 70 °C. Estas lecturas se tomarán dentro de las desviaciones permitidas estipuladas por el cliente, es decir, +/- 2 °C.

    Es común que los instrumentos con un rango de temperatura mayor estén sujetos a un mínimo de cinco lecturas de temperatura de referencia.

    Las lecturas se toman del valor medido como se ve en el instrumento bajo prueba, así como los valores tomados de la sonda de referencia. Se calculará una desviación de indicación de estos dos valores y se aplicará al Certificado de Calibración.

    Prueba de caracterización.

    Al igual que las pruebas de tolerancia, las calibraciones de caracterización también se pueden realizar en un pozo de metrología o en un bloque seco. Sin embargo, un método más común de prueba de caracterización es usar estándares de temperatura fija y baños de agua, ya que estos tienen una mayor precisión que los pozos de metrología.

    A diferencia de la prueba de tolerancia que toma una lectura de temperatura, durante una calibración de caracterización, se determinan los valores de resistencia del equipo de temperatura bajo prueba y luego los datos se ajustan a ecuaciones predeterminadas dentro del estándar ITS-90 para determinar la temperatura equivalente.

    Aunque las pruebas de caracterización proporcionan resultados más precisos que las pruebas de tolerancia, es un procedimiento mucho más complejo que se reserva principalmente para equipos de alta precisión, como los termómetros resistentes al platino estándar (SPRT).

    Como el procedimiento es mucho más complicado y lleva más tiempo que las pruebas de tolerancia, es una opción más costosa. Es común en las calibraciones de caracterización que si la temperatura fuera a desviarse de las desviaciones estipuladas, se utilizaría un proceso llamado “recocido” para devolver la sonda de temperatura a su banda de tolerancia.

    El recocido es un proceso en el que la sonda se calienta a una temperatura específica y luego se enfría a una velocidad lenta y controlada.

    Para Cerrar.

    Antes de cerrar, también te puede interesar saber sobre Cómo Funciona un Manómetro.

    Las sondas de temperatura son un dispositivo básico en una gran parte de los procesos de producción de nuestra industria actual. Controlar temperaturas de procesos es su función fundamental, aunque su aplicación es muy variada dependiendo del contexto en que se use.

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