Qué es un detector de temperatura por resistencia
Un detector de temperatura por resistencia mide la temperatura a partir del cambio de resistencia eléctrica de su elemento sensor. La expresión describe el componente detector y no el instrumento completo, y esa distinción es la práctica: lo que se suministra bajo ella es el elemento con su propia protección inmediata y sus hilos de conexión, no un conjunto montado con rosca de proceso, cabezal y regleta de bornes.
Eso lo convierte en la compra correcta en dos situaciones. La primera es cuando el comprador tiene su propia carcasa: un cuerpo de plástico moldeado, una placa de circuito impreso, un bloque de metal mecanizado, un cuerpo de sonda de diseño propio. La segunda es cuando el elemento sensor se compra para incorporarlo a otra cosa o para sustituirlo dentro de un equipo diseñado en torno a una pieza con conductores, y donde un conjunto completo con conexión al proceso tendría la forma equivocada y el costo equivocado.
Bajo el mismo encabezado conviven dos familias. Los elementos metálicos, en los que el platino es la elección habitual y Pt100 y Pt1000 las designaciones conocidas, tienen una resistencia que sube al calentarse y que sigue una curva publicada que un elemento sigue casi igual que otro. Los termistores semiconductores, en particular los de coeficiente de temperatura negativo, tienen una resistencia que baja al calentarse y que cambia mucho más abruptamente en un alcance estrecho. Los dos son detectores de temperatura por resistencia en sentido literal y los dos se suministran como componentes con conductores, pero no son intercambiables en un circuito.
La distinción importa comercialmente. Quien necesita una lectura que mantenga su coherencia entre instrumentos y pueda verificarse después está comprando un elemento de platino y pagando por su curva. Quien necesita una resolución fina en un alcance estrecho, en un termostato, un paquete de baterías o un electrodoméstico, está comprando un termistor y pagando una fracción del precio por él. Vender uno por el otro es donde la ingeniería se equivoca.
Cómo mide un detector de temperatura por resistencia
La resistencia cambia con la temperatura porque cambia el comportamiento eléctrico del material. En un metal, la red cristalina dispersa más los portadores de carga cuanto más vibra, de modo que la resistencia sube con la temperatura de una forma casi lineal en un alcance moderado y gobernada por un único coeficiente, en torno a 0,00385 por grado en el platino. En un termistor semiconductor cambia el número de portadores de carga disponibles y, en un tipo de coeficiente negativo, ese efecto domina y la resistencia cae en picado: el cambio por grado a temperatura ambiente es varias veces el de un elemento de platino.
La pendiente es el trueque. Una curva pronunciada resuelve con facilidad un incremento pequeño de temperatura, y por eso un termistor encaja en un termostato que tiene que mantener una banda estrecha sin un convertidor caro. Esa misma pendiente hace que la curva sea marcadamente no lineal en un alcance amplio, así que la lectura tiene que linealizarse contra el elemento real y no contra una curva normalizada publicada. Un elemento de platino es más suave y más regular, y eso es lo que hace que su curva esté normalizada y sus lecturas sean comparables entre instrumentos y a lo largo de los años.
La resistencia de los conductores es el error por el que despista tanta gente y la razón de que exista la convención de cableado. En una conexión de dos hilos, la resistencia de los cables de cobre se suma a la del elemento y aparece como un desplazamiento de temperatura que el circuito de lectura no puede distinguir de la medición. Una conexión de tres hilos anula el efecto de conductores iguales, y por eso es el compromiso habitual. Una conexión de cuatro hilos elimina la resistencia de los conductores de la medición casi por completo. La elección es una decisión de medición y se toma a la vez que el elemento, no después.
El autocalentamiento es el otro error. Cualquier corriente de excitación disipa potencia en el elemento, y el aumento de temperatura que resulta depende de la rapidez con que el calor pueda salir por el propio cuerpo del elemento y por aquello contra lo que esté montado. Un elemento pequeño en aire en reposo se calienta más que el mismo elemento en un líquido en movimiento, así que la corriente de excitación admisible depende de la instalación y no solo del elemento. Por eso también una constante de disipación, cuando se publica, es una afirmación sobre una condición declarada y no una propiedad general.
Opciones de configuración
La mayor parte de la especificación viene determinada por estas decisiones y no por la clase de exactitud. Cada una condiciona la siguiente, y por eso se resuelven en orden.
| Decisión | Opciones a definir | Qué decide realmente |
| Material del elemento | Platino, níquel, cobre o un termistor semiconductor de coeficiente negativo o positivo | La forma de la curva de resistencia frente a temperatura, si está normalizada y, por tanto, si la lectura puede reproducirla otro instrumento o verificarse contra una referencia. |
| Resistencia nominal | 100 Ω, 1000 Ω y otras para el platino; unos pocos kiloohmios a la temperatura de referencia para un termistor | La resistencia que tiene que resolver el circuito de lectura y la corriente de excitación que puede usar. Un elemento de 1000 Ω desarrolla cuatro veces la señal de uno de 100 Ω con la misma corriente, lo que importa donde la resistencia de los conductores es significativa. |
| Clase de tolerancia | Una clase o grado que define la desviación admisible a la temperatura de referencia y en todo el rango | Cuánto puede apartarse el elemento de la curva normalizada. Dos elementos de la misma clase concuerdan estrechamente; sin una clase declarada, dos elementos solo concuerdan cerca de la temperatura de referencia. |
| Número de conductores | Dos, tres o cuatro hilos y, cuando el elemento es un termistor, dos hilos prácticamente siempre | Cuánta resistencia de conductores queda dentro de la lectura. Esta es la decisión que separa con más frecuencia una lectura que aguanta un tramo largo de otra que en silencio no lo hace. |
| Construcción del elemento | Hilo bobinado sobre un soporte, película fina sobre un sustrato o una perla moldeada o encapsulada en vidrio | La tolerancia a la vibración, con qué rapidez responde el elemento, el tamaño al que puede fabricarse y cuánta de la exactitud del conjunto sobrevive al servicio. |
| Protección y conductores | Elemento desnudo, encapsulado en vidrio o resina, tubo metálico, y el aislamiento y la longitud de los hilos de conexión | Qué resiste el elemento en servicio y cómo se monta en la carcasa del propio comprador. La temperatura admisible del aislamiento de los conductores es un límite distinto del rango del elemento y a menudo es el que se alcanza primero. |
Cómo elegir un detector de temperatura por resistencia
| Criterio | Cómo resolverlo | Por qué decide la respuesta |
|---|
| Si la lectura debe concordar entre instrumentos | Pregunte si se van a comparar dos puntos, si se repetirá una lectura más adelante o si el valor se va a auditar. | Esta es la pregunta que separa las dos familias. Una curva normalizada es lo que hace posible esa concordancia, y un termistor no la tiene con una tolerancia útil. |
| El alcance que hay que cubrir | Tome el rango de trabajo y las excursiones y compárelos con la linealidad de la curva disponible. | Un elemento de platino cubre un alcance amplio con una curva suave. Un termistor resuelve con finura en una ventana estrecha y luego deja de ser práctico, porque el cambio de resistencia por grado se desploma en los extremos de su rango. |
| La resolución que se necesita realmente | Indique el cambio de temperatura más pequeño que la aplicación tiene que mostrar, no el más pequeño que el instrumento puede presentar. | La resolución se compra con señal y con calidad de convertidor. Cuando el requisito es basto, sirven un elemento de platino y un convertidor modesto; cuando es fino en una banda estrecha, el termistor es la vía más barata al mismo resultado. |
| Distancia al circuito de lectura | Mida el tramo y decida el número de conductores antes de pedir el elemento. | La resistencia de los conductores se suma a la medición en un circuito de dos hilos y solo puede anularse con más conductores. La decisión de cableado se toma una sola vez, en el elemento, y no puede recuperarse después por software. |
| Excitación disponible | Determine cuánta corriente puede aportar el circuito de lectura y qué potencia disipa eso en el elemento. | Con demasiado poca corriente la señal se pierde en el ruido; con demasiada, el elemento se calienta hasta convertirse en un error de lectura. Un elemento de resistencia baja es el más tolerante de los dos, y es una de las razones por las que los elementos de platino de 1000 Ω son habituales. |
| Cómo se monta el elemento | Decida si va encapsulado, abrazado, insertado en un alojamiento mecanizado o apoyado contra una superficie. | El camino térmico desde el elemento hasta aquello que se mide forma parte de la medición. Un elemento con una tolerancia excelente y un camino térmico pobre da una lectura de su propio entorno. |
| Certificación y trazabilidad | Indique si se necesita un certificado y qué tiene que decir. | En un elemento con conductores esto es una compra aparte en la mayoría de los casos, y hay que gestionarla junto con el elemento y no añadirla después, porque se refiere a la pieza concreta suministrada. |
Las alternativas más cercanas
Estos son los tipos a los que normalmente se refiere una consulta por un detector de temperatura por resistencia, y el punto en el que la elección se decide realmente.
| Alternativa más cercana | Qué la diferencia de un elemento detector de resistencia |
| Sensores de temperatura RTD | El mismo principio de medición suministrado como conjunto completo: elemento en una vaina, con conexión al proceso y cabezal de bornes. Cuando lo que se necesita es una sonda montada y conectable y no un componente, el conjunto es la especificación más completa y esta página es la equivocada. |
| Termopares | Genera una tensión en lugar de cambiar una resistencia, así que no necesita excitación, responde con rapidez y soporta temperaturas más altas. Lo que cede es la coherencia entre instrumentos que proporciona una curva de resistencia normalizada. |
| Transmisores de temperatura | Lee el elemento y lo convierte en una salida de bucle, y no mide nada por su cuenta. Cuando el elemento se suministra como componente, el transmisor suele montarse separado de él en lugar de en un cabezal. |
| Controladores de temperatura | Lee el elemento y gobierna un calefactor o un enfriador hacia un punto de consigna. Es donde más a menudo termina un elemento con conductores y es la pieza que tiene que configurarse para la curva y el número de conductores del elemento. |
| Termómetros digitales | Portátiles y completos, con su propia pantalla y su pila, pensados para comprobaciones puntuales. Llevan dentro un elemento de algún tipo y no son un sustituto de uno, porque no pueden incorporarse a otro equipo ni dejarse en un proceso. |
Las dos familias comparten el nombre y casi nada más. Decida primero si la lectura tiene que ser reproducible entre instrumentos, elija después el elemento y elija por último el número de conductores.
Qué incluir en la consulta
La primera respuesta puede ser una cotización en lugar de una lista de preguntas si la consulta incluye estos datos. Si no conoce una cifra, envíe la descripción de la aplicación y le confirmaremos lo que implica.
- Familia del elemento, o el comportamiento de lectura requerido si la familia queda abierta
- Resistencia nominal a la temperatura de referencia
- Clase o grado de tolerancia y la norma contra la que se declara
- Rango de temperatura y el cambio esperado por grado
- Número de conductores que exige el circuito de lectura
- Construcción del elemento y las dimensiones disponibles en el punto de montaje
- Encapsulado, material del tubo y cómo se va a montar el elemento
- Longitud de los conductores, material aislante y su temperatura admisible
- Si se necesita un certificado o una calibración trazable
- Cantidad, puerto de destino y fecha de entrega requerida
