Los termopares son sensores de temperatura que están hechos de dos aleaciones metálicas. Cuando los dos metales se juntan para formar una unión, se genera un voltaje cuando hay diferencias de temperatura entre ellos. Esto se conoce como efecto Seebeck.
El efecto Seebeck
El médico alemán convertido en físico Thomas Johann Seebeck descubrió el efecto Seebeck. Tomó dos metales diferentes, uno a una temperatura más alta que el otro, e hizo un circuito en serie uniéndolos en una unión. Descubrió que podía generar voltaje. Cuanto mayor sea la diferencia de temperatura entre ellos, mayor será el voltaje que se generó, y descubrió que los resultados eran independientes de la forma del metal.
Significado
Los termopares son valiosos en ciencia e ingeniería, debido a características como su rápido tiempo de reacción y su pequeño tamaño. Tienen la capacidad de medir con precisión temperaturas extremas, con rangos de 270 a 2500 grados Celsius y errores de 0,5 a 2 grados Celsius.
La desventaja de los termopares es que las señales producidas pueden ser no lineales y, por lo tanto, deben calibrarse con cuidado.
Construcción
Se juntan dos aleaciones metálicas para formar una unión. Una parte de la unión se coloca en una fuente cuya temperatura se va a medir, mientras que el otro extremo se mantiene a una referencia constante a través de una fuente de temperatura. La fuente de temperatura suele ser un sensor de temperatura de estado sólido, aunque los más antiguos usan un baño de agua helada.
Un factor en la sensibilidad a la temperatura es el tipo de combinaciones de metales que se utilizan. Una combinación de níquel-níquel tiene un rango de temperatura de -50 a 1.410 grados Celsisus, mientras que un renio-renio puede medir de 0 a 2.315 grados Celsisus. Cromel-alumel, cobre-constantan y hierro-constantan son los más comunes.
Tipos
Hay varios tipos diferentes. Se clasifican según la temperatura máxima que pueden medir, dónde pueden operar y su robustez. Los más comunes son J, K, T y E. Por ejemplo, los termopares tipo J pueden usarse sin una cubierta llamada vaina, aunque se recomienda una para prolongar su vida. Los termopares tipo J pueden funcionar en entornos donde no hay suficiente oxígeno libre y pueden medir hasta 760 grados Celsius.
Usos
Los termopares son el tipo más popular de sensores de temperatura. Se utilizan como termómetros hospitalarios y en pruebas de diagnóstico para motores de vehículos. Algunos aparatos de gas como calderas, calentadores de agua y hornos los utilizan como elementos de seguridad; si la luz piloto está apagada, el termopar detiene el funcionamiento de la válvula de gas. También se utilizan como ayuda en la pasteurización de la leche y como termómetros de alimentos. En la industria, son valiosos como sondas y sensores.