Tipos de termómetros: funcionamiento, características y aplicaciones

Resumen

El documento describe los principales tipos de termómetros utilizados en la medición de temperatura, como los de vidrio, bimetálicos, de bulbo, termorresistencias, termistores, termopares y pirómetros. Para cada uno explica su principio de funcionamiento, sus componentes y, cuando el texto lo indica, su precisión, rango de medición o tiempo de respuesta.

Puntos clave

Los termómetros de vidrio funcionan por la expansión de un líquido, como el mercurio, al subir por un tubo capilar.
Los termómetros bimetálicos se basan en la diferente dilatación de dos metales, con precisión de ±1% y rango de -200 a 500 ºC.
Los termómetros de bulbo se clasifican en líquido, vapor, gas y mercurio.
Las termorresistencias (RTD) usan níquel, platino o cobre, y su variación de resistencia se mide con un puente de Wheatstone en montajes de 2, 3 o 4 hilos.
Los termistores son semiconductores con variaciones grandes y rápidas de resistencia, con tiempos de respuesta de 0,5 a 10 segundos y características no lineales en intervalos amplios.
Los termopares se basan en el efecto Seebeck, combinando los efectos Peltier y Thomson, y existen uniones expuesta, aislada y a masa.
Los pirómetros miden la temperatura a distancia según la radiación emitida, y pueden ser ópticos, infrarrojos o de radiación total.

Ponte a prueba

Termómetros de Vidrio

Constan de un depósito de vidrio que contiene, por ejemplo, mercurio. Al calentarse, el mercurio se expande y sube por el tubo capilar.

Termómetros Bimetálicos

Se basan en el distinto coeficiente de dilatación de dos metales diferentes. Al aumentar la temperatura, el conjunto tiende a doblarse hacia el lado del metal con menor coeficiente de expansión. Constan de una aguja indicadora y el propio elemento bimetálico. Precisión: ±1%. Rango de medición: -200 a 500 ºC.

Termómetros de Bulbo

Consisten esencialmente en un bulbo conectado por un capilar a una espiral. Cuando la temperatura del bulbo cambia, el gas o el líquido en el bulbo se expanden y la espiral tiende a desenrollarse, moviendo una aguja sobre una escala para indicar la temperatura en el bulbo. Existen cuatro clases: líquido, vapor, gas y mercurio.

Termorresistencias (RTD)

El elemento consiste en un enrollamiento de hilo muy fino de un conductor adecuado, bobinado sobre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o cerámica. El material conductor se caracteriza por su "coeficiente de temperatura de resistencia". Los materiales más usados en las sondas de resistencia son el níquel, el platino y el cobre. La variación de resistencia de las sondas se mide con un puente de Wheatstone, dispuesto en montajes denominados de 2, 3 o 4 hilos.

Termistores

Son semiconductores electrónicos que presentan variaciones rápidas y extremadamente grandes para cambios relativamente pequeños en la temperatura. Se conectan a puentes de Wheatstone u otros circuitos de medición de resistencia. En intervalos amplios de temperatura, tienen características no lineales. Su tiempo de respuesta varía de 0,5 a 10 segundos.

Termopares

Se basan en el efecto Seebeck: la circulación de una corriente en un circuito formado por dos metales diferentes cuyas uniones se mantienen a distinta temperatura. Esta circulación de corriente obedece a dos efectos termoeléctricos combinados:

Efecto Peltier: Provoca la liberación o absorción de calor en la unión de dos metales distintos cuando una corriente circula a través de la unión.
Efecto Thomson: Consiste en la liberación o absorción de calor cuando una corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente de temperatura.

Tipos de unión:

Expuesta: Para gases no corrosivos.
Aislada: Para gases y líquidos corrosivos en aplicaciones eléctricas.
A masa: Para gases y líquidos corrosivos a alta presión.

Pirómetros

Se basan en la ley de Stefan-Boltzmann. Miden la temperatura de un cuerpo a distancia en función de su radiación. Existen tres tipos:

Ópticos: Funcionan en función de la radiación luminosa. Usados para temperaturas superiores a 700 °C.
Infrarrojos: Miden la radiación en el espectro infrarrojo.
De radiación total: Captan toda o parte de la radiación emitida.

Preguntas frecuentes

¿En qué se basa el funcionamiento de un termopar?

Se basa en el efecto Seebeck: al circular corriente por un circuito formado por dos metales diferentes cuyas uniones están a distinta temperatura. Esta corriente combina los efectos Peltier y Thomson.

¿Qué tipos de unión tienen los termopares?

El texto distingue tres tipos: expuesta, para gases no corrosivos; aislada, para gases y líquidos corrosivos en aplicaciones eléctricas; y a masa, para gases y líquidos corrosivos a alta presión.

¿Para qué temperaturas se usan los pirómetros ópticos?

Se usan para temperaturas superiores a 700 °C. Funcionan en función de la radiación luminosa.