TERMORESISTENCIAS (RTD).
La medida de temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las características de resistencia en función de la temperatura que son propias del elemento de detección.
El elemento consiste usualmente en un arrollamiento de hilo muy fino del conductor adecuado bobinado entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o de cerámica.
El material que forma el conductor se caracteriza por el llamado "coeficiente de temperatura de resistencia" que expresa, a una temperatura especificada, la variación de la resistencia en ohmios del conductor por cada grado que cambia su temperatura.
La relación entre estos factores puede verse en la expresión lineal siguiente:
Rt = R0 (1 + a t)
En la que:
R0 = Resistencia en ohmios a 0°C.
Rt = Resistencia en ohmios t °C.
a = Coeficiente de temperatura de la resistencia.
El detector de temperatura de resistencia (RTD) se basa en el principio según el cual la resistencia de todos los metales depende de la temperatura. La elección del platino en los RTD de la máxima calidad permite realizar medidas más exactas y estables hasta una temperatura de aproximadamente 500 ºC. Los RTD más económicos utilizan níquel o aleaciones de níquel, pero no son tan estables ni lineales como los que emplean platino.
En cuanto a las desventajas, el platino encarece los RTD, y otro inconveniente es el autocalentamiento. Para medir la resistencia hay que aplicar una corriente, que, por supuesto, produce una cantidad de calor que distorsiona los resultados de la medida.
Figura 1 Termoresistencias.
La variación de resistencia de las RTD es medida con un puente de Wheatstone dispuesto en montajes de dos hilos, de tres hilos o de 4 hilos, según sean los hilos de conexión de la sonda a la resistencia del puente.
En el montaje de dos hilos la RTD se conecta a uno de los brazos del puente y se
varía R3 hasta que se anula la desviación del galvanómetro. En ese instante, se cumple la ecuación.
Es el montaje más sencillo, pero presenta la desventaja de que la resistencia de los hilos A y B de conexión de la sonda al puente varía cuando cambia la temperatura, y esta variación falsea por tanto la indicación. En efecto, la ecuación anterior pasa a:
donde:
K = Coeficiente de resistencia por unidad de longitud.
A y B = Longitudes de los hilos de conexión de la RTD al puente.
Figura 2 Conexión de dos hilos
En el montaje de tres hilos, la RTD esta conectada mediante tres hilos al puente. De este modo, la medida no es afectada por la longitud de los conductores ni por la temperatura, ya que esta influye a la vez en dos brazos adyacentes del puente, siendo la única condición que la resistencia de los hilos A y B sea exactamente la misma.
En efecto, de la figura 4.7 puede verse que la ecuación correspondiente es:
y como K·A=K·B, haciendo R2 /R1=1, R3 puede ajustarse a un valor igual a RTD para que el galvanómetro no indique tensión.
Figura 3 Conexión de tres hilos.
El montaje de cuatro hilos se utiliza para obtener la mayor precisión posible en la medida, como es el caso de calibración de patrones de resistencia en laboratorio. Se basa en efectuar dos mediciones de la resistencia de la sonda combinando las conexiones de modo tal que la RTD pase de un brazo del puente al adyacente. De este modo se compensan las resistencias desiguales de los hilos de conexión y el valor de la resistencia equivale al promedio de los valores determinados en las dos mediciones.
Figura 4 Conexión de 4 hilos.
Para estos casos, la medición automática de la resistencia y por lo tanto de la temperatura se lleva a cabo mediante instrumentos autoequilibrados que utilizan un circuito de puente de Wheatstone.
Otra técnica usada para la determinación de resistencia es la de RTD de 4 cables con fuente de corriente (figura 4.9). Esta técnica mide la resistencia en los terminales del RTD, con lo cual la resistencia de los hilos queda eliminada de la medida.
La adición de un microprocesador a la sonda de resistencia permite obtener un transmisor “inteligente” con la posibilidad del cambio automático del sensor o del campo de medida, la obtención por hardware o software de puentes de Wheatstone, etc.
Figura 5 RTD de cuatro cables con fuente de corriente.
Ventajas
Desventajas
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Él limite de temperatura máxima es él mas bajo
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El tiempo de respuesta sin el termopozo es bajo
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( El tiempo de respuesta es esencialmente equivalente cuando cualquier tipo de sensor es montado sin el termopozo )
