La medición de temperatura en procesos industriales es fundamental para garantizar un rendimiento eficiente, mantener la calidad del producto y asegurar la operación segura de los sistemas. Esta variable es una de las más monitoreadas y controladas en industrias como la química, farmacéutica, alimentaria, petroquímica, generación eléctrica, entre otras.

• Termopares: Son los sensores más utilizados en la industria por su robustez, fiabilidad y amplio rango de medición. Funcionan mediante la unión de dos metales distintos que generan una diferencia de potencial proporcional a la diferencia de temperatura entre sus extremos.

• Detectores de Temperatura por Resistencia (RTD): Están compuestos por materiales cuya resistencia eléctrica varía con la temperatura. Se destacan por su alta precisión, por lo que son frecuentes en procesos críticos como el farmacéutico o alimentario.

• Termómetros Infrarrojos: Permiten medir la temperatura a distancia mediante la radiación infrarroja emitida por un objeto. Son ideales para superficies de difícil acceso o en movimiento, como sistemas de calefacción o refrigeración.

En la mayoría de los casos, la medición se emplea como base para sistemas de control automático. Tanto en procesos continuos (como el refinado de petróleo o generación de energía) como en procesos por lotes (batch), la temperatura actúa como una variable clave para asegurar la calidad y eficiencia del proceso.

Es esencial considerar:

• Representatividad y exactitud: ¿La medición representa fielmente la variable del proceso?
• Significado operativo: ¿Qué implica esa medición en el contexto del proceso?

El valor medido corresponde a la condición en el punto donde se encuentra el elemento primario. Por eso, la ubicación adecuada del sensor es vital, evitando zonas con estratificación térmica, cavidades muertas o puntos calientes.

La mayoría de los sensores convierten la temperatura en señales eléctricas, las cuales deben adaptarse para su indicación, registro o control. Los sistemas de medición eléctrica incluyen:

• Medición de voltaje con milivoltímetros.
• Potenciómetros de deflexión.
• Potenciómetros de balance a cero.

Los circuitos puente, como el puente de Wheatstone, permiten una medición precisa de la temperatura cuando se usan con termómetros de resistencia. Pueden operar:

• En modo de deflexión: mide directamente la diferencia.
• En modo de balance a cero: ajusta el circuito hasta anular la corriente en el detector, obteniendo mayor precisión.

Figura: Puente de Wheatstone para medición de temperatura.

Una vez instalado, es crucial evaluar cuán precisa es la salida del instrumento respecto al valor real del proceso. Instrumentos más precisos suelen tener mayor costo, pero en muchos casos, esto se justifica por la mejora en el control y seguridad del proceso.

En mediciones dinámicas, el retardo de respuesta puede afectar negativamente el control. Por ejemplo, al usar termómetros en termopozos (casquillos), la respuesta se enlentece, afectando el desempeño del sistema de control.

Figura - Ubicación de elementos primarios de medición de temperatura

 

Figura: Comparación entre sensor en casquillo y sensor expuesto directamente al fluido. Se observa cómo la respuesta lenta puede suavizar la acción del controlador, mientras que una respuesta rápida genera movimientos más precisos del actuador.

Interpretación práctica de la medición

a) Temperatura del vapor de agua - Control de calidad

En una caldera, la medición de temperatura del vapor permite evaluar directamente su calidad. Combinada con la presión y la diferencial de presión, se determina la cantidad y calidad del vapor producido. Esta medición se utiliza para control automático y monitoreo de eficiencia del sistema.

En la industria papelera, la temperatura del vapor de condensación se usa como indicativo del contenido de humedad del papel. Aunque no es una medición directa, su constancia y repetibilidad la hacen útil para el control del proceso, especialmente por su bajo costo y facilidad de implementación.

En distribución de gas, la temperatura permite aplicar correcciones a la medición volumétrica del flujo, ya que un cambio de 10 °F puede alterar la densidad del gas en un 2 %. En este caso, la temperatura no es el valor de interés en sí, sino un factor de corrección clave para determinar el flujo estándar en condiciones normales.

La medición debe tener un propósito claro. Puede ser utilizada para:

• Control automático.
• Evaluación de calidad.
• Cálculo de eficiencia energética.
• Garantía de seguridad.

Comprender el significado operativo de la medición permite seleccionar el instrumento adecuado, optimizar su aplicación y mejorar la interpretación de los datos obtenidos. En algunos casos, es preferible una medición indirecta simple pero fiable, que una directa compleja y costosa.

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