Termopares: La ciencia de la Termometría

¿Qué es el termopar?

Los termopares consisten en dos hilos metálicos de diferentes materiales, unidos en un extremo. Esta unión constituye el punto de medición (junta caliente, hot junction). El otro extremo se llama junta fría (cold junction).

El calentamiento de la junta de medición provoca una tensión eléctrica, aproximadamente proporcional a la temperatura. (Efecto termoeléctrico, efecto Seebeck). Esta tensión (fuerza electromotriz F.E.M.) se debe a dos factores: la densidad de electrodos diferentes de los dos materiales y de la diferencia de temperatura entre punto caliente y punto frío.

Esto significa que un termopar no mide la temperatura absoluta sino la temperatura diferencial entre:

T1 junta caliente (hot junction)
T2 junta fría (cold junction)

Dado que la medición de la tensión eléctrica se suele realizar en temperatura ambiental, el valor de tensión indicaría un valor de temperatura demasiado bajo ya que se resta la temperatura ambiental. Para mantener el valor para la temperatura absoluta se aplica la “compensación de la junta fría”.

En el pasado (en algunos laboratorios de calibración todavía hoy en día), se efectuaba esta compensación mediante la inmersión de la punta fría en un baño con hielo.

En los instrumentos modernos con entrada de termopares (p.ej. transmisores, medidores portátiles o instrumentos para montaje en panel etc. ) se incorpora una compensación electrónica de la junta fría.

Cada metal tiene una electronegatividad específica. (Electronegatividad = tendencia de los átomos de atraer o emitir los electrones)

Para alcanzar una máxima tensión termal se aplican combinaciones específicas de materiales para crear termopares con electronegatividades muy diferentes. Estas combinaciones de materiales tienen ciertas limitaciones – debidos por ejemplo a la temperatura máxima de aplicación.

Los siguientes normas definen los termopares:

IEC 60584-1: Termopares: valores básicos de las tensiones térmicas
IEC 60584-2: Termopares: desviaciones límite de las tensiones térmicas
IEC 60584-3: Termopares: Cables de termopar y cables de compensación

ASTM E230:

Tablas con especificación estándar y fuerza electromotriz (F.E.M.) para termopares normalizados.