| RTD sensor |
Sensores de Resistencia (RTD)
- Medición de temperatura.
Tipos de sensores de resistencia
Además de los clásicos sensores de platino, níquel o cobre, existen otras opciones comerciales:
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Película fina de platino (Pt100, Pt500): Siguen la misma curva de resistencia-temperatura que las tradicionales, pero en versión más económica y rápida. Ejemplo: Pt500 tiene cinco veces el valor resistivo del Pt100.
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Semiconductores de germanio y silicio: Se usan para bajas temperaturas cercanas al cero absoluto, pero tienen comportamiento no lineal y necesitan calibraciones múltiples.
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Resistores de carbono: Poca precisión, no recomendados para procesos industriales.
Los sensores de película fina están ganando terreno por ser compactos, sensibles, y económicos (hasta un 50% más baratos que los tradicionales).
Construcción del sensor de película fina
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Una película metálica (platino) se deposita sobre un sustrato aislante.
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Un recubrimiento protege el sensor del entorno.
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Un láser calibra automáticamente el circuito.
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Un sistema computarizado clasifica los sensores según su tolerancia.
Funcionamiento del RTD
La resistencia de los metales puros varía linealmente con la temperatura. Se calcula así:
RT2 = RT1 × (1 + Coef × [T2 - T1])
| Material |
Coef. Temp. (°C⁻¹) |
| Hierro |
0.006 |
| Níquel |
0.005 |
| Tungsteno |
0.0045 |
| Platino |
0.00385 |
Ejemplo práctico:
¿Cuál es la resistencia de un RTD de platino a 250°C si a 20°C tiene 1050 Ω?
RT2 = 1050 × [1 + 0.00385 × (250 - 20)] = 1050 × (1 + 0.8865) ≈ 1980.825 Ω
Conexión de RTD
Los sensores RTD se pueden conectar de tres formas:
| Tipo de conexión |
Ventajas |
Desventajas |
| 2 cables (a) |
Simple, económico |
Menor precisión (resistencia del cable afecta la lectura) |
| 3 cables (b) |
Buen compromiso costo/precisión |
Aún depende de igualdad de resistencias en cables |
| 4 cables (c) |
Alta precisión (sin error de cables) |
Mayor costo, más complejo |
Figura: Conexión de RTD. Esquemas de conexión alternativos entre un RTD y un controlador de procesos (a) dos conductores, (b) tres conductores y (c) cuatro conductores. Técnica de medición con pulsos
Para evitar auto-calentamiento del sensor por la corriente constante:
Termopozos
Protegen al sensor del entorno agresivo (corrosivo, abrasivo, alta presión). Tipos:
| Tipo |
Características principales |
| Recto |
Simple, para uso general |
| Cónico |
Mejor respuesta dinámica |
| Con flange soldado |
Fijación robusta a procesos |
| Para espacios reducidos |
Compactos, para zonas con poco espacio |
| Cerámico o doble protección |
Ambientes extremos (altas temperaturas o químicos) |
Figuras de termopozos:
Aplicaciones por industria
| Industria |
Aplicaciones principales |
Material del tubo o vaina |
| Tratamientos térmicos |
Hornos, baños de sales |
Inconel, hierro, cerámica |
| Hierro y acero |
Hornos, recalentamiento, forjado |
Hierro, carburo de silicio |
| Metales no ferrosos |
Fundición de aluminio, cobre |
Hierro, acero, carburo de silicio |
| Petroquímica |
Columnas, cámaras de reacción |
Acero inoxidable, Inconel |
| Gas |
Generación y distribución |
Inconel, hierro |
| Alimentación |
Tanques, hornos |
Acero inoxidable |
Figura: Tablas de aplicaciones industriales
Comparación: RTD vs Termocuplas
| Característica |
RTD |
Termocupla |
| Precisión |
Alta |
Media |
| Linealidad |
Mejor que la termocupla |
Menor, depende del tipo |
| Estabilidad a largo plazo |
Muy buena |
Menor, envejece más rápido |
| Rango de temperatura |
Hasta ~780°C |
Muy amplio (hasta >1500°C) |
| Tiempo de respuesta |
Lento con termopozo |
Rápido (especialmente sin pozo) |
| Coste |
Mayor |
Menor |
| Requiere compensación junta fría |
No |
Sí |
| Sensibilidad al ruido |
Baja |
Alta |
Consideraciones
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Las termocuplas generan señales muy pequeñas que pueden ser afectadas por ruido eléctrico.
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Los RTD requieren corriente constante y pueden autocalentarse si no se cuida la excitación.
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Para temperaturas bajas y precisión, se prefiere el RTD.
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Para temperaturas extremas y costo bajo, la termocupla sigue siendo útil.
Términos destacados :
Aislante (Insulator)
Calibración láser (Laser calibration)
Coeficiente de temperatura (Temperature coefficient)
Compensación de junta fría (Cold junction compensation)
Conductores apantallados (Shielded conductors)
Conexión de cuatro cables (Four-wire connection)
Conexión de dos cables (Two-wire connection)
Conexión de tres cables (Three-wire connection)
Control de temperatura industrial (Industrial temperature control)
Deriva térmica (Thermal drift)
Dispositivos RTD (RTD devices)
Exactitud de medición (Measurement accuracy)
Medición sin contacto (Non-contact measurement)
Montaje con termopozo (Thermowell mounting)
Película metálica (Metal film)
Pirómetro de radiación (Radiation pyrometer)
Pirómetro óptico (Optical pyrometer)
Platina (Platinum)
Protección del sensor (Sensor protection)
Puesta a tierra (Grounding)
RTD de película fina (Thin-film RTD)
Relación resistencia-temperatura (Resistance-temperature relationship)
Resistencia eléctrica (Electrical resistance)
Resistores de carbono (Carbon resistors)
Resistores de germanio (Germanium resistors)
Respuesta rápida (Fast response)
Sensor de temperatura resistivo (Resistive temperature sensor)
Sensor tipo thin-film (Thin-film sensor)
Señales de bajo nivel (Low-level signals)
Termopozos (Thermowells)
Ambos tipos de sensores siguen siendo muy utilizados. La elección depende de la aplicación, presupuesto, rango de temperatura y precisión requerida.
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