Termoparell

Archiu:Termopar caps block 0 .jpg

Termoparell metàlic

Un termoparell o termocupla per la seua traducció de l'anglés thermocouple, és un transductor format per l'unió de dos metalés distints que produïx una diferència de potencial molt chicoteta (de l'orde dels milivolts) que és funció de la diferència de temperatura entre un dels extrems denominat «punt calent» o «unió calenta» o de «mida» i l'atre cridat «punt fret» o «unió freda» o de «referència» (efecte Seebeck).

Normalment els termoparells industrials estan composts per un tubo d'acer inoxidable o un atre material. En un extrem del tubo està l'unió, i en l'atre el terminal elèctric dels cables, protegit dins d'una caixa redona d'alumini (cabezal).

En instrumentació industrial, els termoparells són usats com sensors de temperatura. Són econòmics, intercanviables, tenen conectors estàndar i són capaços de medir un ampli ranc de temperatures. La seua principal llimitació està en l'exactitut, puix és fàcil obtindre errors del sistema quan es treballa en precisió inferiors a un grau Celsius.^{cita requerida}

El grup de termoparells conectats en série rep el nom de termopila. Tant els termoparells com les termopilas són molt usats en aplicacions de calefacció a gas.

Linealización

Ademés de bregar en la compensació d'unió freda, l'instrument de medició deu ademés enfrontar el fet de que l'energia generada per un termoparell no és una funció llineal de la temperatura. Esta dependència es pot aproximar per un polinomi complex (de grau 5 a 9, depenent del tipo de termoparell). Els métodos analògics de linealización són usats en medidors de termoparells de baix cost.

Format de termoparells

Archiu:Thermocouple K (2).jpg

Termoparell típic tipo K de baix cost (en conector estàndar tipo K). Si ben els cables poden sobreviure i funcionar a altes temperatures, l'aïllament de plàstic començarà a trencar-se a 300 °C.

Els termoparells estan disponibles en diferents formats, com sondes. Estes últimes són ideals para variades aplicacions de medició, per eixemple, en l'investigació mèdica, sensors de temperatura per als aliments, en l'indústria i en atres branques de la ciència, en generadors termoelèctrics de radioisòtops, etc.

A l'hora de seleccionar una sonda d'este tipo deu tindre's en consideració el tipo de conector. Els dos tipos són el model «estàndar», en pines redons i el model «miniatura» en pines chatos, sent estos últims (contradictoriamente al nom dels primers) els més populars.

Un atre punt important en la selecció és el tipo de termoparell, l'aïllament i la construcció de la sonda. Tots estos factors tenen un efecte en el ranc de temperatura a medir, precisió i fiabilitat en les llectures.

Tipos

• Tipo K (cromel/alumel): en una àmplia varietat d'aplicacions, està disponible a un baix cost i en una varietat de sondes. El cromel és una aleació de Ni-Cr, i el alumel és una aleació de Ni-Al. Tenen un ranc de temperatura de –200 °C a +1372 °C i una sensibilitat 41 µV/°C aproximadament. Posseïx bona resistència a l'oxidació.
• Tipo I (cromel/constantán [aleació de Cu-Ni]): no són magnètics i gràcies a la seua sensibilitat, són ideals per a l'us en baixes temperatures, en l'àmbit criogènic. Tenen una sensibilitat de 68 µV/°C.
• Tipo J (ferro/constantán): el seu ranc d'utilisació és de –270/+1200 °C. Per les seues característiques es recomana el seu us en atmòsfera inertes, reductores o en buit, el seu us continuat a 800 °C no presenta problemes, el seu principal inconvenient és la ràpida oxidació que sofrix el ferro per damunt de 550 °C; i per baix de 0 °C és necessari prendre precaucions a causa de la condensació de vapor d'aigua sobre el ferro.
• Tipo T (coure/constantán): ideals per a medicions entre -200 i 260 °C. Resistixen atmòsfera humides, reductores i oxidants i són aplicables en criogenia. El tipo termoparell de T té una sensibilitat de prop de 43 µV/°C.

• Tipo N (nicrosil [Ni-Cr-Si]/nisil [Ni-Si]): és adequat per a medicions d'alta temperatura gràcies a la seua elevada estabilitat i resistència a l'oxidació d'altes temperatures, i no necessita del platí utilisat en els tipos B, R i S, que són més cars.

Per un atre costat, els termoparells tipo B, R i S són els més estables, pero per la seua baixa sensibilitat (10 µV/°C aprox.) generalment són usats per a medir altes temperatures (superiors a 300 °C).

• Tipo B (Pt-Rh): són adequats per a la medició d'altes temperatures superiors a 1800 °C. Els tipo B presenten el mateix resultat a 0 °C i 42 °C per la seua curva de temperatura/voltage, llimitant aixina el seu us a temperatures per damunt de 50 °C.
• Tipo R (Pt-Rh): adequats per a la medició de temperatures de fins a 1600 °C. La seua baixa sensibilitat (10 µV/°C) i el seu elevat preu lleven el seu atractiu.
• Tipo S (Pt/Rh): ideals per a medicions d'altes temperatures fins als 1600 °C, pero la seua baixa sensibilitat (10 µV/°C) i el seu elevat preu ho convertixen en un instrument no adequat per a l'us general. Per la seua elevada estabilitat, el tipo S és utilisat per a la calibración universal del punt de fusió del or (1064,43 °C).

Els termoparells en una baixa sensibilitat, com en el cas dels tipos B, R i S, tenen ademés una resolució menor. La selecció de termoparells és important per a assegurar-se que cobrixen el ranc de temperatures a medir.

Vore també

• Termoelectricidad

Bibliografia

• Anatychuk i Lukian: Physics of thermoelectricity. Institute of Thermoelectricity, 1998.
• Creus, Antonio: Instrumentació industrial.
• Egli, P. H.: Thermoelectricity. John Wiley and Sons. 1960.
• Ernest, E.: Sistemes de medició i instrumentació.
• Gurevich, Yuri; i Ortiz, Antonio: «Força termoelectromotríz en semiconductors bipolars: nou punt de vista», artícul d'en la Revista Mexicana de Física, vol. 49, págs. 115-122, 2003.
• Ioffe, Abraham F.: Semiconductors thermoelements and thermoelectric cooling. Infosearch Ltd., 1956.
• Ioffe, Abraham F.: Semiconductor thermo-elements. Akademia Nauk, 1960.
• Keizer, J.: Statistical Thermodynamics of Nonequilibrium Processes. Springer-Verlag, 1987.

• Redó, J. M.: Refredat i conversió d'energia per mig d'elements termoelèctrics. UPC, 1992.
• Rowe, D. M.: CRC handbook of thermoelectrics. CRC Press, 1995.