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Sensor de Temperatura y sus aplicaciones

Jaime julio 04, 2022
Fundición de metal industrial, una de las principales industrias
que depende de lectura precisa de temperatura

Con el descubrimiento de la temperatura, surgieron muchas nuevas ideas que le permitieron a científicos, ingenieros e inventores tener una nueva métrica para medir y corregir error. Esta nueva métrica esta basada en muchas áreas de la ciencia entre las que podemos mencionar: la teoría de gases ideales, la ley cero y segunda ley de la termodinámica, mecánica estadística y muchas otras más. Sin embargo con el avance de la tecnología y la industrialización de muchos procesos, surgió la necesidad de monitorear esta cifra sin un interprete humano, esto es dentro de los sistemas de control. Mientras que la precisión demandada aumentaba, ingenieros encontraron ideas creativas de como medir temperatura de manera eficaz, rápida y precisa.

Vibración térmica de una molécula


Existen varias estrategias para medir temperatura de manera automatizada. Previo a la manera digital, la manera en la cual se median las temperaturas principalmente con láminas de bimetal, estas explotaban la propiedad de cualquier material llamado expansión térmica, En este mecanismo, dos distintos metales eran soldados entre si, dado que son diferentes materiales estos se expandirán a una razón distinta, causando así que los esfuerzos internos de la lamina hacen que este se doble uniformemente. Bajo este principio de operación es que operaban los termostatos análogos, usando una lamina bimetálica que gira una aguja calibrada a alguna graduación de temperatura. El sistema de control después compara esta temperatura con una referencia preconfigurada y este manda una señal mecánica a algún actuador para que este regule la planta en el sistema. 

Lámina bimetálica exhibiendo 
una torsión en presencia de 
calor
Principio de operación de una lamina bimetálica



Hoy en día existen otros métodos de medir temperatura, los avances tecnológicos han hecho posible la capacidad de hacer un sensor de temperatura electrónicamente controlado. Existen distintos tipos de sensores de temperatura, pero tienen en común que estos varían o un voltaje de entrada o emiten un voltaje en presencia de temperatura, lo cual es el medio ideal para transferir información digital. 

El Termistor

El termistor es uno de los principales métodos de convertir una señal análoga en una señal digital. Como el nombre lo explica termistor es una combinación de las palabras térmico y resistor, este varia su resistencia idealmente de manera lineal con la temperatura de el ambiente que rodea al dispositivo. Se puede dividir de manera cruda en dos tipos, aquellos que tienen un coeficiente positivo de temperatura y aquellos que tienen un coeficiente negativo de temperatura. 
Termistor 

El Termopar o Par Térmico

El termopar es un dispositivo que tiene una juntura de dos metales, esta al exponerse a cambios de temperatura genera un voltaje que se puede medir. Estos operan bajo el efecto de Seebeck, este establece que existe una fuerza electromotriz causada por un diferencial de temperatura entre dos conductores distintos. La juntura entre estos dos metales causa un voltaje específico, usualmente, los termopares están hechos una aleación cuyo metal base es nickel o platino, pero dependiendo del rango de operación del termopar. Dependiendo de este ultimo parámetro, estos se pueden dividir en varios tipos.

Multímetro conectado a un termopar.
El efecto Seebekc se puede aplicar de manera inversa, es decir, aplicando un voltaje a la juntura metálica y generar un diferencial de temperatura. A este efecto sin embargo se le conoce como efecto Peltier. 

Dispositivo Peltier

Opinión:

Los sensores de temperatura son uno de los sensores cotidianos, que sin su presencia, nuestros equipos serian mucho mas difíciles. La temperatura juega un rol muy esencial en los equipos y conocer una cifra de estos de manera rápida y precisa es esencial para el funcionamiento correcto de nuestros equipos. Los sensores de temperatura son uno de los sensores más underrated.

Referencias:

 


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