Què és una còpula tèrmica?
Què és un termopar?
Definició de termopar
Un termopar és un dispositiu que converteix les diferències de temperatura en una tensió elèctrica, basant-se en el principi de l'efecte termoelèctric. És un tipus de sensor que pot mesurar la temperatura en un punt o lloc específic. Els termopars s'utilitzen ampliament en aplicacions industrial, domèstiques, comercials i científiques degut a la seva simplicitat, durabilitat, baix cost i ampli rang de temperatures.
Efecte termoelèctric
L'efecte termoelèctric és el fenòmen de generar una tensió elèctrica degut a una diferència de temperatura entre dos metalls o allaus diferents. Aquest efecte va ser descobert pel físic alemany Thomas Seebeck el 1821, qui va observar que es creava un camp magnètic al voltant d'un circuit tancat de dos metalls diferents quan una junta es calentava i l'altra es refredava.
L'efecte termoelèctric es pot explicar pel moviment dels electrons lliures en els metalls. Quan una junta es calenta, els electrons guanyen energia cinètica i es mouen més ràpidament cap a la junta més freda. Això crea una diferència de potencial entre les dues juntes, que es pot mesurar amb un voltmetre o un ampermetre. La magnitud de la tensió depèn del tipus de metalls utilitzats i de la diferència de temperatura entre les juntes.
Funcionament del termopar
Un termopar consta de dos fils fets de metalls o allaus diferents, units a ambdós extrems per formar dues juntes. Una junta, anomenada junta calenta o de mesura, es col·loca al lloc on es vol mesurar la temperatura. L'altra junta, anomenada junta freda o de referència, es manté a una temperatura constant i coneguda, sovint a temperatura ambiente o en un bany de gel.
Quan hi ha una diferència de temperatura entre les dues juntes, es genera una tensió elèctrica en el circuit del termopar degut a l'efecte termoelèctric. Aquesta tensió es pot mesurar amb un voltmetre o un ampermetre connectat al circuit. Utilitzant una taula de calibratge o una fórmula que relacioni la tensió amb la temperatura per a un tipus determinat de termopar, es pot calcular la temperatura de la junta calenta.
Tipus de termopars
Hi ha diversos tipus, com els K, J, T i E, que difereixen pels seus combinats de metalls, rangs de temperatura i aplicacions específiques.
Avantatges
Poden mesurar un ampli rang de temperatures, des de criogèniques a molt altes temperatures.
Són dispositius simples, robusos i fiables que poden resistir entorns durs i vibracions.
Són econòmics i fàcils d'instal·lar i substituir.
Tenen un temps de resposta ràpid i poden mesurar canvis dinàmics de temperatura.
No necessiten alimentació externa ni amplificació per al seu funcionament.
Inconvenients
Tenen una precisió i estabilitat baixa en comparació amb altres sensors.
Són propensos a errors deguts a la corrosió, oxidació, contaminació o envelleciment dels fils.
Necessiten una junta de referència a una temperatura coneguda per a una mesura precisa.
Tenen una sortida no lineal que requereix una calibració o compensació complexa.
Poden generar tensions termoelèctriques indesitjades degudes a juncions paràsits en el circuit.
Criteris de selecció
Escull basant-te en el rang de temperatura, la precisió, la compatibilitat amb l'entorn, la mida, les característiques elèctriques i el cost.
Aplicacions comunes
Indústries de l'acer i el ferro
Aparells de gas
Sensores de radiació termopila
Fabricació
Producció d'energia
Plantes de procés
Termopars com a gauges de vacuï
Conclusió
Els termopars són sensors de temperatura ampliament utilitzats que consisteixen en dos tipus diferents de metalls units a un extrem. Quan la junta dels dos metalls es calenta o refreda, es crea una tensió que es pot correlacionar amb la temperatura.
Els termopars tenen molts avantatges i inconvenients en comparació amb altres sensors de temperatura. Poden mesurar un ampli rang de temperatures, des de criogèniques a molt altes temperatures. Són dispositius simples, robusos i fiables que poden resistir entorns durs i vibracions. Són econòmics i fàcils d'instal·lar i substituir. Tenen un temps de resposta ràpid i poden mesurar canvis dinàmics de temperatura. No obstant això, tenen una precisió i estabilitat baixa en comparació amb altres sensors. Són propensos a errors deguts a la corrosió, oxidació, contaminació o envelleciment dels fils. Necessiten una junta de referència a una temperatura coneguda per a una mesura precisa. Tenen una sortida no lineal que requereix una calibració o compensació complexa.
Per seleccionar el termeopar correcte, considera el rang de temperatura i la precisió necessaris, la compatibilitat química i la durabilitat dels fils, la mida i forma de la sonda, les característiques elèctriques i la immunitat al soroll, i la disponibilitat i el cost del tipus i els accessoris.
Els termopars s'utilitzen en una àmplia gamma d'aplicacions en diverses indústries i àmbits. Algunes de les aplicacions comunes dels termopars són les indústries de l'acer i el ferro, els aparells de gas, els sensores de radiació termopila, la fabricació, la producció d'energia, les plantes de procés i els termopars com a gauges de vacuï.
