Una termocupla se fabrica con dos alambres de distintos materiales unidos en un extremo (generalmente soldados). Al aplicar temperatura en la unión de los metales se genera un voltaje muy pequeño (efecto Seebeck) -del orden de los milivolts-, el cual aumenta con la temperatura. Por ejemplo, una termocupla tipo J está hecha con un alambre de hierro y otro de constantán, aleación de cobre y nickel. Al colocar la unión de estos metales a 750°C, debe aparecer en los extremos 42.2 milivolts. Normalmente, las termocuplas industriales se ofrecen encapsuladas dentro de un tubo de acero inoxidable u otro material (vaina). En uno de sus extremos, se encuentra la unión, y en el otro, el terminal eléctrico de los cables, protegido dentro de una caja redonda de aluminio (cabezal).
Tipos de termocuplas
Existen una infinidad de tipos de termocuplas, pero en Vortex casi el 90% de las utilizadas son del tipo J o del tipo K. En la tabla aparecen algunas de las termocuplas más comunes. Las de tipo J se usan principalmente en la industria del plástico, goma (extrusión e inyección) y fundición de metales a bajas temperaturas (Zamac, Aluminio). Por su parte, la K se usa típicamente en fundiciones y hornos a temperaturas menores de 1.300°C, como, por ejemplo, fundiciones de cobre y hornos de tratamientos térmicos. En cambio, las termocuplas R, S y B se usan casi exclusivamente en la industria metalúrgica y siderúrgica. Hace algún tiempo, las tipo T eran usadas en hornos de alimentos, pero han sido desplazadas en esta aplicación por los Pt100, que son resistencias de platino y escapan a lo que llamamos termocuplas.
Cables compensados
Cuando el instrumento está muy retirado del lugar de medición, no siempre es posible llegar con el mismo cable de la termocupla al instrumento. Esto ocurre especialmente cuando se están usando termocuplas tipos R, S o B, hechas con aleación de platino de muy alto precio.
La solución de este problema es usar los llamados «cables compensados» para hacer la extensión del cable. Estos exhiben el mismo coeficiente de Seebeck del sensor (pero hechos de otro material de menor precio) y, por lo tanto, no generan termocuplas parásitas en el empalme.
Los cables compensados tienen una polaridad de conexión (+) y (-) que al conectarse con la termocupla se debe respetar. Un error típico es conectar al revés el cable en la termocupla y en el instrumento; de esta forma, se genera un error en la lectura del orden de la temperatura de ambiente en el empalme.
Inversión de las conexiones
Ocurre frecuentemente que se conecta en forma incorrecta la termocupla con los cables de extensión y éstos con el instrumento de medición y control, dando lugar a una distorsión total de la medición. Un modo práctico para evitar confusiones en el conexionado es proceder de acuerdo con los siguientes pasos:
Conectar un extremo del cable compensado en el instrumento de medición, el otro extremo pelar unos centímetros del cable y unirlos retorciéndolos.
Sobre el extremo de los cables retorcidos acercar la llama de un encendedor y ver la medición del instrumento. Invertir la conexión de los cables en el instrumento y repetir la operación. El modo en que se registre la medición mayor es el correcto de conexión.
Desenroscar el extremo del cable compensado y conectar con la termocupla.
Acercar la llama de un encendedor al extremo unido de la termocupla y tomar lectura sobre el instrumento. Invertir la conexión de los cables con la termocupla y repetir la operación.
El modo en que se registre la medición mayor es el correcto de conexión.
Finalmente ajustar todas las conexiones y pintar con colores de identificación sobre las mismas.
