Termómetro de Resistencia de Platino

Definición

Un Termómetro de Resistencia de Platino (PTR), también conocido como Termómetro de Resistencia de Platino (PRT), utiliza platino como material sensor para medir la temperatura. Su funcionamiento se basa en el principio de que la resistencia eléctrica del platino varía de manera predecible con los cambios de temperatura. Este tipo de termómetro es capaz de medir con precisión temperaturas dentro de un amplio rango, desde -200°C hasta 1200°C.

El platino, un metal inerte, posee una excelente maleabilidad, lo que permite que se pueda dibujar fácilmente en hilos finos y uniformes. Estas propiedades únicas, estabilidad química y características de resistencia-temperatura consistentes, hacen que el platino sea una elección ideal para su uso como elemento sensor en termómetros, asegurando mediciones de temperatura confiables y precisas en diversas aplicaciones.

Cómo Funcionan los Termómetros de Resistencia de Platino

La resistencia del platino exhibe una relación casi lineal con la temperatura, una propiedad fundamental que se aprovecha para una medición precisa de la temperatura. Para determinar el valor de la resistencia, se hace pasar una corriente alterna o directa a través del elemento de platino. A medida que fluye la corriente, se induce un caída de voltaje a través del metal, que se puede medir con precisión usando un voltímetro. Utilizando una ecuación de calibración preestablecida, la lectura de voltaje medida se convierte en un valor de temperatura correspondiente, permitiendo una determinación precisa de la temperatura.

Construcción de los Termómetros de Resistencia de Platino

El diagrama a continuación ilustra la estructura de un termómetro de resistencia de platino típico. En su núcleo, la bobina sensora de platino está encerrada dentro de una ampolla protectora, comúnmente fabricada de vidrio o Pyrex. Estos materiales proporcionan estabilidad térmica y aislamiento eléctrico, protegiendo la integridad del elemento sensor. Además, una capa aislante depositada en la superficie del tubo de vidrio mejora aún más el rendimiento del termómetro, contribuyendo a una detección de temperatura precisa y consistente.

Detalles Estructurales de los Termómetros de Resistencia de Platino (PTR)

En un PTR, un hilo de platino doble se enrolla alrededor de una tira de mica. Esta configuración de doble hilo minimiza los efectos inductivos causados por la corriente alterna, asegurando la precisión de la medición. La tira de mica, actuando como aislante eléctrico, se posiciona en los extremos del tubo para asegurar la bobina y prevenir cortocircuitos.

Una tapa de ebonita sella el extremo abierto del tubo, proporcionando estabilidad mecánica y aislamiento. Los terminales del hilo de platino están conectados a cables de cobre gruesos, que a su vez se conectan a terminales (etiquetados AB) incrustados en la tapa de ebonita. Para contrarrestar la resistencia de los cables de cobre y mejorar la precisión, dos cables de cobre idénticos (llamados cables compensadores, etiquetados CD) se conectan a los terminales superiores. Este arreglo de "cuatro cables" elimina errores causados por la resistencia de los cables, una característica crítica en aplicaciones de alta precisión.

Diseño de PTR de Grado Industrial

La figura a continuación muestra un termómetro de resistencia de platino industrial. Aquí, la bobina sensora de platino está protegida por una funda de acero inoxidable o un revestimiento de vidrio/cerámica. Este sellado de doble capa ofrece dos beneficios clave:

• Resistencia Mecánica: El robusto revestimiento protege el frágil hilo de platino de daños físicos en entornos industriales agresivos.

• Resistencia Química: El sellante de vidrio o cerámica protege el elemento sensor de sustancias corrosivas, asegurando la fiabilidad y precisión a largo plazo en entornos químicamente agresivos.

Este diseño equilibra la durabilidad con la precisión de la medición, lo que hace que los termómetros de resistencia de platino sean adecuados para aplicaciones que van desde la investigación en laboratorio hasta procesos industriales de alta temperatura.

Ventajas de los Termómetros de Resistencia de Platino

• Fácil de Usar: La medición de temperatura con un termómetro de resistencia de platino es más sencilla en comparación con los termómetros de gas, requiriendo menos configuración y mantenimiento complejo.

• Alta Precisión: El medidor proporciona lecturas de temperatura altamente precisas, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren precisión, como laboratorios de calibración o control de calidad industrial.
  

• Amplio Rango de Temperatura: Funciona eficazmente en un amplio espectro de temperatura, desde -200°C hasta 1200°C, adaptándose a diversos entornos, desde criogénicos hasta de alta temperatura.
  

• Sensibilidad: El termómetro exhibe una excelente sensibilidad a los cambios sutiles de temperatura, asegurando la detección confiable incluso de fluctuaciones menores.
  

• Reproducibilidad: La relación resistencia-temperatura del platino es altamente consistente. Para una temperatura dada, el platino siempre presenta el mismo valor de resistencia, asegurando mediciones repetibles.

Desventajas de los Termómetros de Resistencia de Platino

• Tiempo de Respuesta Lento: El termómetro tiene una respuesta relativamente lenta a los cambios rápidos de temperatura, limitando su idoneidad para aplicaciones que requieren un seguimiento en tiempo real de dinámicas rápidas.

• Limitaciones de Temperatura Superior:

• Aunque el platino tiene un punto de fusión alto (~1768°C), la exposición prolongada a temperaturas superiores a 1200°C causa que el metal se evapore gradualmente, comprometiendo la integridad y precisión del sensor a lo largo del tiempo.

• Esto restringe su uso en entornos de temperatura extremadamente alta más allá de su rango operativo recomendado.

• Sensibilidad a la Calidad de la Construcción: Lograr una excelente sensibilidad y un amplio rango de medición depende en gran medida de una fabricación meticulosa. Las unidades mal construidas pueden presentar un rendimiento o confiabilidad reducidos, lo que requiere un cuidadoso ajuste y mantenimiento.

Consideraciones Clave

A pesar de sus limitaciones, el termómetro de resistencia de platino sigue siendo una opción preferida en muchos campos debido a su inigualable estabilidad, precisión y amplio rango de temperatura. Para aplicaciones que requieren temperaturas ultra-altas o una respuesta rápida, sensores alternativos (por ejemplo, termopares) pueden ser más adecuados, pero los PTRs sobresalen en escenarios que demandan consistencia y confiabilidad a largo plazo.