Curso de PostgradoCurso de Postgrado

Especialización en AutomatizaciónEspecialización en Automatización

Sensores y TransmisoresSensores y Transmisores

Termorresistencias Termorresistencias

Ing. Sergio Javier LongoIng. Sergio Javier LongoAgosto - 2005Agosto - 2005

Facultad de Ingeniería - UBAFacultad de Ingeniería - UBA

TermorresistenciasTermorresistencias

Utilizada usando Pt como Utilizada usando Pt como elemento primario por elemento primario por

primera vez en 1871 por primera vez en 1871 por William SiemensWilliam Siemens

Trabaja utilizando el principio Trabaja utilizando el principio de que varia su resistencia de que varia su resistencia

en función de la variación de en función de la variación de temperaturatemperatura

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Se fabrica con alambres finos que Se fabrica con alambres finos que luego de ser aislados y luego de ser aislados y

encapsulados, se insertan en encapsulados, se insertan en unja vaina metálica que se unja vaina metálica que se

completa con un polvo aislante y completa con un polvo aislante y se llenan con cemento para se llenan con cemento para

impedir el paso de la humedadimpedir el paso de la humedad

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Materiales utilizados para el Materiales utilizados para el arrollamiento de arrollamiento de

termorresistenciastermorresistencias

• PlatinoPlatino

• NiquelNiquel

• Niquel – HierroNiquel – Hierro

• CobreCobre

• tungstenotungsteno

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Standards Nacionales (más comunes)Standards Nacionales (más comunes)• SAMA ( Scientific Aparatus Makers SAMA ( Scientific Aparatus Makers

Association) RC21 – 4 – 1966Association) RC21 – 4 – 1966• DIN 43760 – 1998DIN 43760 – 1998• Produjeron inconvenientes por sus Produjeron inconvenientes por sus

diferentes criterios de selección y diferentes criterios de selección y fabricaciónfabricación

• Era necesario un standard común Era necesario un standard común internacionalinternacional

STANDARD INTERNACIONAL: IEC 60 751STANDARD INTERNACIONAL: IEC 60 751(TABLAS 5 Y 7)(TABLAS 5 Y 7)

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

• El mas utilizado es el platino por ser El mas utilizado es el platino por ser el más estable y el que mejor grado el más estable y el que mejor grado de respuesta entrega ( más exacto )de respuesta entrega ( más exacto )

• Se utiliza como standard Se utiliza como standard internacional de medición de internacional de medición de

temperatura por su alta estabilidad temperatura por su alta estabilidad en el rango de -250 C hasta 860 Cen el rango de -250 C hasta 860 C

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

RANGO DE RANGO DE TEMPERATURATEMPERATURA

( K )( K )PUNTOS FIJOSPUNTOS FIJOS ECUACIONES DE ECUACIONES DE

INTERPOLACIONINTERPOLACION INSTRUMENTOS INSTRUMENTOS ESTANDARIZADOSESTANDARIZADOS

90,18 a 90,18 a 903,65903,65 Oxígeno(pOxígeno(p

.eb.90,18º.eb.90,18º))

Agua(p.triAgua(p.triple ple

273,16)273,16)Agua Agua (p.eb. (p.eb.

373,16)373,16)Azufre Azufre (p.eb. (p.eb.

717,75)717,75)

Rt = R0 [1+ A t + B Rt = R0 [1+ A t + B tt22 + C (t - 100) t + C (t - 100) t33]]

Termómetro Termómetro de de

Resistencia Resistencia de Platinode Platino273,15 a 273,15 a

903,65903,65

Rt = R0[1 + At + Rt = R0[1 + At + BtBt22]]

DondeDondeRt : valor de la Rt : valor de la termoresistencia a termoresistencia a la la temperatura ttemperatura t (en ºC)(en ºC)R0 : valor de la R0 : valor de la resistencia a 0º Cresistencia a 0º CA, B, y C son A, B, y C son constantesconstantes

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Termorresistencias de Platino:Termorresistencias de Platino:

• Son las más utilizadas en la Son las más utilizadas en la fabricación de termorresistencias fabricación de termorresistencias industriales por su repetibilidad y industriales por su repetibilidad y

alta estabilidad y rango de alta estabilidad y rango de temperaturastemperaturas

• Relación temperatura – Relación temperatura – resistencia muy lineal comparada resistencia muy lineal comparada con otro material (coeficiente de con otro material (coeficiente de

temperatura)temperatura)

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Termorresistencias de Platino:Termorresistencias de Platino:

• Más conocida como Pt100 por Más conocida como Pt100 por tener una característica que se tener una característica que se basa en su punto de referencia basa en su punto de referencia

de tener 100 ohm a 0 Cde tener 100 ohm a 0 C

• Rango de medición entre – 250 C Rango de medición entre – 250 C y 850 C con tolerancias de y 850 C con tolerancias de

fabricacion dadas por IEC 60 751fabricacion dadas por IEC 60 751

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

• Los fabricantes hacen uso de Los fabricantes hacen uso de curvas de calibración diferentes curvas de calibración diferentes

de las normalizadas a vecesde las normalizadas a veces

• Promueven un mercado cautivo Promueven un mercado cautivo para sus termorresistencias en para sus termorresistencias en

cuanto al tema d e reutilización o cuanto al tema d e reutilización o calibración o provisión de calibración o provisión de

servicios conexosservicios conexos

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Termorresistencias de Níquel:Termorresistencias de Níquel:• Límites de temperatura mucho menores Límites de temperatura mucho menores

a las de Pt : - 60 C a 180 Ca las de Pt : - 60 C a 180 C• Tolerancias y exactitud menores aunque Tolerancias y exactitud menores aunque

también se calibran en 100 ohm a 0 Ctambién se calibran en 100 ohm a 0 C• Ventaja competitiva: el precioVentaja competitiva: el precio• Fácilmente linealizable con circuito Fácilmente linealizable con circuito

puente aunque no es tan importante hoy puente aunque no es tan importante hoy por hoypor hoy

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Termorresistencias de Cobre:Termorresistencias de Cobre:

• La más lineal de todasLa más lineal de todas

• Bajo rango: - 200 C a 150 CBajo rango: - 200 C a 150 C

• Se necesitan usar alambres muy Se necesitan usar alambres muy finos de poco diámetro por su finos de poco diámetro por su baja resistividadbaja resistividad

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Termorresistencias de Tungsteno:Termorresistencias de Tungsteno:

• De poco uso por su baja De poco uso por su baja estabilidadestabilidad

• De muy alta resistencia De muy alta resistencia mecánica permite usar alambres mecánica permite usar alambres más finos (elevada resistencia más finos (elevada resistencia

eléctricaeléctrica))

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

ConstrucciónConstrucción• Semejantes exteriormente a las Semejantes exteriormente a las

termocuplastermocuplas• Mismas condiciones que para las Mismas condiciones que para las

termocuplas en cuanto a los termocuplas en cuanto a los ambientes en que se aplicanambientes en que se aplican

• Mismos materiales y configuraciones Mismos materiales y configuraciones para sus vainas de protecciónpara sus vainas de protección

• Mismos cuidados respecto de los Mismos cuidados respecto de los ambientes agresivosambientes agresivos

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Conexión bifilarConexión bifilar

• El modo de conexión menos preciso El modo de conexión menos preciso

• Influyen las caídas de potencial en los Influyen las caídas de potencial en los conductores de conexión y su conductores de conexión y su variación de resistencia con la variación de resistencia con la temperaturatemperatura

• Puede usarse con tramos cortos de Puede usarse con tramos cortos de conexiónconexión

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Rc

Rc

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Conexiones trifilar y tetrafilarConexiones trifilar y tetrafilar

• Tienen tendencia a compensar las Tienen tendencia a compensar las caídas y variaciones de temperatura en caídas y variaciones de temperatura en los cables de conexión por medio de un los cables de conexión por medio de un puente de Wheatstone compensado. Es puente de Wheatstone compensado. Es necesario que los materiales, longitudes necesario que los materiales, longitudes sección de los conductores etc. Sean los sección de los conductores etc. Sean los mismos en los cuatro conductores.mismos en los cuatro conductores.

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Desventajas de los sistemas de Desventajas de los sistemas de cuatro conductorescuatro conductores

• Principalmente el costo mayor que los Principalmente el costo mayor que los otros sistemas.otros sistemas.

• Justificado en casos donde las Justificado en casos donde las distancias a salvar sean mayores a 20 distancias a salvar sean mayores a 20 metrosmetros

• A menos de 20 metros se justifica la A menos de 20 metros se justifica la utilización de una conexión trifilar con utilización de una conexión trifilar con buenos resultadosbuenos resultados

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Otros tipos de termorresistenciasOtros tipos de termorresistencias• Pt500 de película fina ( mayor Pt500 de película fina ( mayor

resolución)resolución)• De Carbono, Germanio o silicio ( muy De Carbono, Germanio o silicio ( muy

bajas temperaturas)bajas temperaturas)• Cualquiera de ellos no tienen Cualquiera de ellos no tienen

divulgación comercial generalizada divulgación comercial generalizada todavía en nuestro paístodavía en nuestro país

• Son de muy difícil calibraciónSon de muy difícil calibración

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Comparaciones entre Comparaciones entre Termorresistencias y TermocuplasTermorresistencias y Termocuplas

• GRAN CONTROVERSIAGRAN CONTROVERSIA

• Las termocuplas son las preferidasLas termocuplas son las preferidas

• Son faciles de usarSon faciles de usar

• Son economicamente viablesSon economicamente viables

• Son conocidas desde haceSon conocidas desde hace 150 150 añosaños

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Comparaciones entre Comparaciones entre Termorresistencias y TermocuplasTermorresistencias y Termocuplas

• Son confiablesSon confiables• No necesitan de una fuente de No necesitan de una fuente de

alimentaciónalimentación• No necesitan de un circuito No necesitan de un circuito

especialespecial• La calibración de su sistema de La calibración de su sistema de

medición es muy establemedición es muy estable

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

• No tienen problemas con la No tienen problemas con la temperatura ambiente en generaltemperatura ambiente en general

• No presentan problemas por No presentan problemas por calentamientocalentamiento

• Los ambientes, en términos Los ambientes, en términos relativos no les resultan agresivosrelativos no les resultan agresivos

• Son de fácil construcciónSon de fácil construcción

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Son las mas ampliamente utilizados a Son las mas ampliamente utilizados a nivel industrial aunque su actualidad nivel industrial aunque su actualidad indica que pierden terreno frente a indica que pierden terreno frente a las termorresistencias Pt100 donde las termorresistencias Pt100 donde

los fabricantes de sistemas de los fabricantes de sistemas de control y medición han ido dando control y medición han ido dando

soluciones y presentando soluciones y presentando alternativas viables para su alternativas viables para su

conexión directa sin necesiada de conexión directa sin necesiada de circuitos especiales de adaptación circuitos especiales de adaptación

de señalde señal

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Tiene propensión a tener Tiene propensión a tener problemas de interferencia problemas de interferencia

frente a las frente a las termorresistencias que no los termorresistencias que no los

presentanpresentan

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Las termocuplas presentan Las termocuplas presentan graves inconvenientes a la graves inconvenientes a la

hora de presentarse hora de presentarse impurezas en los alambres en impurezas en los alambres en cambio las Pt100 no generan cambio las Pt100 no generan mayores inconvenientes en mayores inconvenientes en

este aspectoeste aspecto

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Ventajas respecto de las Ventajas respecto de las termocuplastermocuplas

• Una Pt100 arroja 38,5 ohm, para una Una Pt100 arroja 38,5 ohm, para una variación de 1C, lo que da un potencial variación de 1C, lo que da un potencial en bornes de 38,5 mV por cada 100 C en bornes de 38,5 mV por cada 100 C de variación de temperatura aprox. de variación de temperatura aprox. (10 veces mayor que una termocupla (10 veces mayor que una termocupla tipo K)tipo K)

• Cables mas finos con baja Cables mas finos con baja susceptibilidad a interferenciassusceptibilidad a interferencias

• La interconexión con los circuitos de La interconexión con los circuitos de control se hace directamente con control se hace directamente con cables de Cobrecables de Cobre

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Desventaja primordialDesventaja primordial

La magnitud de la corriente eléctrica La magnitud de la corriente eléctrica en los circuitos puede producir en los circuitos puede producir

autocalentamiento por efecto Joule autocalentamiento por efecto Joule debido al poco grosor de los debido al poco grosor de los

alambres por lo que se puede alambres por lo que se puede producir una desviación en la producir una desviación en la

tolerancia admisibletolerancia admisible

TermorresistenciasTermorresistencias((CONTINUACIÓNCONTINUACIÓN))

Factores que influyen en las Factores que influyen en las mediciones con mediciones con

termorresitenciastermorresitencias

• AutocalentamientoAutocalentamiento

• Velocidad de respuestaVelocidad de respuesta