Termopar de abrazadera

Un termopar de abrazadera mide la temperatura de la superficie de una máquina o de un punto taladrado manteniendo una sonda con muelle presionada contra ella. La unión de medición va dentro de una pequeña punta de acero inoxidable, y el cuerpo que la lleva es una abrazadera giratoria con un muelle alargado, así que la profundidad de inserción puede fijarse en el propio punto de medición en lugar de venir impuesta por la longitud de la sonda. En máquinas de moldeo por inyección, extrusoras, moldes y bandas calefactoras, esa suele ser la diferencia práctica: la sonda tiene que quedar presionada contra una boquilla, un cañón o una banda en un sitio donde no cabe un conjunto roscado y no hay espacio para una llave.

La ejecución de esta página es tipo K de serie, con tipo E y un elemento resistivo PT100 ofrecidos en el mismo cuerpo. El tipo K cubre de 0 a 800 °C, el tipo E de 0 a 400 °C y el PT100 de -200 a 450 °C. El cabezal roscado es de acero inoxidable M12×1,5 y se desenrosca, lo que deja una sonda de abrazadera simple allí donde no hay una toma roscada que usar. El cable es una funda trenzada de acero inoxidable sobre un cable apantallado de alta temperatura, en longitudes de 1 a 5 m, y el material de la punta es hierro.

La unión va soldada y no retorcida. El material suministrado lo destaca: los dos conductores se unen dentro de la punta mediante soldadura por arco de argón y se aíslan con un tubo cerámico de alta frecuencia, que es una construcción distinta de la práctica habitual de retorcer los conductores entre sí, y es la diferencia que se manifiesta como estabilidad en la parte alta del rango.

Cómo funciona un termopar

Un termopar produce una tensión y no una resistencia. Dos metales distintos unidos en un punto generan una pequeña diferencia de potencial cuando esa unión está a una temperatura distinta de la del otro extremo de los hilos, y la tensión es de unas decenas de microvoltios por grado. No hay que alimentar nada al sensor para que funcione, y por eso un termopar encaja en la parte alta del rango de temperatura, donde un elemento resistivo derivaría, y por eso puede fabricarse muy pequeño.

Ese mismo principio fija las restricciones. Como la tensión se genera entre la unión de medición y los bornes donde terminan los hilos, la temperatura de esos bornes forma parte de la medición: el instrumento tiene que conocer la temperatura de los bornes y compensarla. También significa que el circuito tiene que armarse con hilo de termopar del tipo correspondiente en todo su recorrido. Cada punto en el que un hilo de termopar se encuentra con un conductor de cobre es en sí mismo una unión de termopar, y una que no esté a la temperatura de los bornes aporta un error en lugar de una conexión.

Las dos formas de unión del material suministrado se derivan de cómo está construida la punta. En una unión a masa, el punto soldado también está en contacto eléctrico con la vaina, así que el calor le llega deprisa y la respuesta es rápida, pero el circuito de medición queda conectado a todo lo que toque la vaina. En una unión aislada, el punto va aislado dentro de la punta, lo que separa el circuito a cambio de una respuesta más lenta. El material ofrece las dos y no declara tiempo de respuesta para ninguna, así que la elección obedece a la instalación y no a una cifra publicada.

Dos propiedades prácticas más se derivan de la construcción. La funda trenzada sobre el cable es a la vez un protector mecánico y un apantallamiento, lo que importa en una máquina que lleva variadores y resistencias calefactoras, donde una señal de milivoltios sin apantallar capta interferencias. Y la funda es de acero inoxidable mientras la punta es de hierro, así que la sonda tolera el contacto con la máquina sin que el cable se vuelva rígido y quebradizo como lo haría un cable de polímero simple cerca de una banda caliente.

Cómo elegir el termopar de abrazadera adecuado

Empiece por la temperatura y el instrumento. El tipo de calibración sigue al rango: tipo K hasta 800 °C, tipo E hasta 400 °C, o la variante PT100 cuando un elemento resistivo encaja mejor con el instrumento. A partir de ahí la decisión viene impuesta, porque el sensor tiene que coincidir con el tipo de entrada del instrumento de temperatura al que se conecta. Un PT100 en una entrada de tipo K da una indicación verosímil y equivocada, y el material suministrado señala exactamente eso.

Después el montaje. Donde la máquina tiene una toma roscada en el punto de medición, el cabezal M12×1,5 de acero inoxidable se enrosca en ella y el muelle fija la presión de contacto. Donde no la tiene, el cabezal se desenrosca y la sonda se sujeta directamente con la abrazadera. El asiento de la abrazadera es de 11,5 mm por dentro y 13 mm por fuera con una altura de 18 mm, y hay versiones de 12 mm y 14 mm disponibles bajo pedido, así que el asiento tiene que corresponder a la toma o al taladro en el que se apoya.

Después la forma de la unión, a masa o aislada, por las razones anteriores: velocidad frente a aislamiento.

Después el cable. La gama estándar es de 1 a 5 m, con 1 m, 5 m y 7 m nombrados como longitudes habituales, y otras longitudes bajo pedido. Un tendido más largo que la gama estándar exige una extensión, y una extensión tiene que estar hecha del mismo hilo de termopar con conectores de las mismas aleaciones; el material suministrado no especifica cuáles. Donde el cable pasa cerca de una superficie caliente, o a lo largo de un eje móvil, la funda trenzada es lo que lo protege, y el radio de curvatura mínimo para ello no se declara.

Por último, la terminación. Los terminales de horquilla son estándar, con rojo al positivo y azul al negativo. Donde el borne del instrumento no admite una horquilla, pueden fabricarse terminales de pin bajo pedido.

Limitaciones y puntos por confirmar

El sensor no es por sí solo un instrumento de medición trazable. El material suministrado no da clase de exactitud ni tolerancia para el termopar, ni tiempo de respuesta, así que esta página declara los rangos pero no una incertidumbre de medición. Donde una lectura tenga que defenderse, el termopar necesita emparejarse con un transmisor o un instrumento cuya exactitud sea conocida y, preferiblemente, verificada contra un patrón.

El cable es un límite que se pasa por alto con facilidad. Que una sonda esté declarada hasta 800 °C en la punta no significa que el cable sobreviva a 800 °C, y el material suministrado no declara la temperatura admisible del cable ni la de su aislamiento. Por tanto, el punto de medición y el recorrido del cable hay que considerarlos por separado.

Varias propiedades que el material nombra no están cuantificadas. La sonda se describe como capaz de doblarse y de soportar presión alta, pero no se da ningún radio de curvatura mínimo ni ninguna cifra de presión, así que aquí no se publica ninguna de las dos. El material también da una gama estándar de cable de 1 a 5 m y luego incluye 7 m entre las longitudes habituales, que queda fuera de esa gama tal como está declarada.

Por último, la identificación queda abierta. El material suministrado da el tipo de calibración en el campo del modelo en lugar de un número de referencia, y un tipo de calibración es común a todos los proveedores de ese termopar, así que aquí no se usa como identificador. Un pedido debe indicar el tipo de calibración, la forma de la unión, la longitud del cable, la terminación y las dimensiones del asiento de la abrazadera.