Conversión de voltaje a temperatura en una termocupla

Guardar

Hemera Technologies/AbleStock.com/Getty Images

Las termocuplas son sensores de temperatura hechos de dos metales distintos que se juntan en una unión. Si uno de los metales está a distinta temperatura del otro, se genera un voltaje. El voltaje producido depende de la diferencia de temperatura entre los metales.

El voltaje de una termocupla debe medirse con un instrumento como un voltímetro o un multímetro. Estos instrumentos no te dan una medida directa de temperatura, de modo que debes convertir el resultado. Para convertir el voltaje de una termocupla en una diferencia de temperatura, usa una tabla para ver cómo se correlacionan los valores. Si no encuentras el voltaje exacto, usa interpolación lineal para estimar tu valor.

Estudia la interpolación lineal. Ésta se usa para estimar el valor de la medida de diferencia de temperatura cuando el valor está entre dos puntos conocidos. Por ejemplo, para una temperatura T y un voltaje V, la ecuación es: T = T1 + (T2 - T1) * ([Vmedido – V1] / [V2 – V1]).

Examina la información de los distintos tipos de termocuplas. Las termocuplas se clasifican basándose en los materiales de los que están compuestas, y sólo operan en un rango de temperaturas específico. Las termocuplas tipo K están hechas de aleaciones de níquel y están limitadas a medir temperaturas de entre -250 y 350°C. Las termocuplas tipo T están hechas de aleaciones de cobre y miden rangos de temperaturas de entre -200 y 300°C.

Obtén la medida de temperatura producida por la termocupla. La información debe incluir el tipo de termocupla que utilizaste y la temperatura de la unión de referencia. La unión de referencia se define como el extremo de la termocupla que está fijo, o a una temperatura distinta del otro extremo. A menudo esta temperatura se fija en 0°C.

Halla el valor apropiado de conversión en la tabla basándote en el tipo de termocupla. Las tablas pueden leerse directamente en Internet, y también las puedes descargar o puedes acceder a ellas por medio de una base de datos. La base de datos más usada es la que produce y mantiene el NIST, el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología.

Examina el formato de conversión de la tabla. Debe estar en grados Farenheit o Centígrados. La columna de la izquierda muestra la temperatura, la cual se incrementa o decrementa de a 10 grados de arriba hacia abajo. La fila superior muestra cómo se incrementa la temperatura de a un grado, de izquierda a derecha. Cada fila y columna muestra un voltaje en unidades de mV. Se asume que la unión de referencia está a 0°C o 32°F. Si la unión de referencia está a otra temperatura, debes añadir este valor a la medida del voltaje de la termocupla, y usar el resultado para hallar la diferencia de temperatura.

Practica con un ejemplo en el que la medida coincida exactamente con los valores de la tabla. Asume que usas una termocupla tipo K y obtienes una medida de 9,343mV, y que la unión de referencia está a 0°C. Para determinar la temperatura, usa la tabla de termocuplas tipo K. Ésta muestra que la medida de temperatura es de 230°C.

Halla un ejemplo en el que se requiera de interpolación lineal. Supón una medida tomada en una termocupla tipo T, con un valor de 0,964 mV, con la junta de unión a 0°C. La tabla muestra que la medida está entre 0,951 y 0,992 mV, los cuales corresponden a 24 y 25°C respectivamente. La fórmula de interpolación arroja T = 24 + (25 - 24) * ([0,964 – 0,951] / [0,992 – 0,951]) = 24 + 1 * (0,013 / 0,041) = 24,3°C.

Estudia un ejemplo donde la unión de referencia tenga una temperatura distinta al valor estándar. Un termómetro muestra que la unión de referencia de una termocupla tipo T está a 12°C. Ésto es el equivalente a 0,471 mV en la tabla. Una medida hecha sobre la termocupla muestra un voltaje de 4,279 mV. Para hallar la temperatura, añade la temperatura de la unión a la medida de la termocupla para obtener 0,471 + 4,279 = 4.750 mV. La tabla muestra que la respuesta es 110°C.