Errores de medida en conexiones en termopares tipo R, S y B

Un termopar convierte la diferencia de temperatura entre el extremo caliente (soldadura de los hilos) y el extremo frio en una tensión que se convierte en una lectura de temperatura con la conversión según normativa en el indicador de temperatura. El voltaje es generado por los tramos de alambre en el gradiente de temperatura entre la unión caliente en el horno y la unión fría en el indicador.
Para reducir los costos de las longitudes del cable de termopar se sustituyen el metal precioso  por metal común "cable de compensación ', conectado a la cabeza del termopar.

Los conductores del cable de compensación deben generar el mismo voltaje que los cables del termopar a los que sustituyen. El instrumento indicador corrige la diferencia entre su temperatura del bornero de conexiones y la temperatura de la unión fría estándar de 0 º C.

Los conductores de compensación utilizados para los tipos R o S son muy similares: el cobre puro para el polo positivo y el 0,6% NiCu para la negativa. El estándar internacional de codificación de colores de aislamiento especifica naranja para el aislamiento exterior, naranja para el positivo y negro para el negativo.

Los termopares R y S según la escala internacional de Temperatura de 1968 (IPTS-68) o ITS-90, se puede usar el mismo cable de compensación, ya que sus salidas de tensión difieren en sólo 2 mV a 100 º C y 28 mV a 200 º C.

Termopares del tipo B (Pt6%Rh - Pt30%Rh) requieren sólo la conexión, en lugar de compensar, conduce debido a que la fem generada es baja a bajas temperaturas. Usando conductores  de cobre, con la cabeza del termopar a 80 º C, reduce la salida por 17 mV, lo que equivale a un error de sólo -1,9 º C cuando se mide 1.000 º C. Sin embargo, el error se incrementará a -10 º C si la cabeza esta a 150 º C. Los cables de conexión deben ser de color gris, con código de color blanco.

Para comprobar el circuito de compensación de un Tipo R o S, se han de conexionar las bornas en cabeza del termopar y el indicador se debe mostrar la temperatura de la cabeza, lo que puede ser verificada en forma independiente. Alternativamente, desconecte el cable de la cabeza, conexione los conductores de compensación entre sí para formar una unión "caliente" y colóquelos en agua hirviendo, el indicador debe mostrar cerca de 100 º C.

A modo de ejemplo acontinuación mostramos los errores de medida generados cuando la cabeza de conexiones está a 80 º C y los terminales del indicador a 30 º C y la unión en caliente a 1000 º C

- Tipo R usado con cable de cobre , error de -330 µV (-25 º C).

- Tipo R usado con cable de compensación con polaridad inversa , error de -660 µV (-55 º C).¡

- Tipo R usado con cablecompensación  tipo K, error de: 1734 µV (130 º C).

- Tipo B usado con compensación Tipo R / S, error de :311 µV (34 º C).

Procurar que el cabezal de conexiones esta a una temperatura ambiente adecuada es muy importante, para ello se utilizarn los medios necesarios, como: barreras de protección, enfriamiento forzado, etc, .

Usados correctamente, los cables de compensación ofrecen ahorro de costes con sólo un pequeño impacto en la precisión de la medición.

References

1-Johnson Matthey Noble Metals en Royston, Reino Unido

2 IEC 60584-3 Ed. 1.0 b.,1989-08-15

3 2 BS 1843:1952