¿Cuál es la principal fuente de variación entre termopares del mismo tipo?

Los termopares tienen tolerancias establecidas [ wikipedia ]. Sin embargo, el comportamiento característico está definido por los materiales en contacto, por lo que no hay consideraciones de tamaño o forma como en el caso de los RTD. ¿Cuáles son las principales fuentes de variación/tolerancias en los termopares?

Un comentario a esta respuesta culpa a la variación en las propiedades metalúrgicas, lo que parece plausible, pero esto no tiene fuente.

¿Y ahora qué, en termopares, RTD o ambos?
@PlasmaHH Vaya, error tipográfico: termopares

Respuestas (3)

En mi experiencia, la diferencia entre los termopares del mismo tipo generalmente proviene del proceso de fabricación. He estado fabricando varios termopares tipo K usando soldadura por arco eléctrico, con "exactamente" las mismas longitudes de cable, a la misma temperatura y con el mismo amplificador, muestran diferentes temperaturas en el rango de ±0,5 Celsius entre sí.

Mi única explicación para esto es que durante la fusión se introducen diferentes cantidades de impurezas en la unión, lo que se basa principalmente en la calidad de los conductores, y que el fenómeno está relacionado con la temperatura de la unión en el momento de la fusión.

Como era de esperar, Wikipedia también tiene información útil sobre esto .

Básicamente, diría que el tipo del hilo que vinculaste tiene razón.

Las impurezas en la unión no afectarán la lectura de temperatura siempre que la región con impurezas sea isotérmica. Lo más probable es que sean variaciones dentro del cable.

Los termopares no son más que dos (o más) metales o aleaciones en contacto, por lo que las variaciones inherentes deben ser de naturaleza metalúrgica. Los efectos metalúrgicos incluyen las aleaciones, su distribución uniforme durante el trefilado del alambre y efectos como el recocido y el trabajo en frío.

Por supuesto, la construcción de un termopar puede dar lugar a diferentes mediciones según la forma en que se fabrique o monte el termopar y cómo fluya el calor desde el objeto que se mide hacia abajo (o hacia arriba) por los cables.

El cable de extensión no siempre se fabrica con el mismo tipo de metal o con las mismas especificaciones, por lo que todo el ensamblaje del termopar puede mostrar errores si la transición al cable de extensión está lejos de la temperatura ambiente. La razón principal para usar diferentes materiales es ahorrar dinero y permitir el uso de conductores robustos, especialmente con tipos de termopares de metales preciosos (más comúnmente los tipos S, R, B, pero también se ha usado oro).

Para entender los termopares, hay tres cosas que debe tener en cuenta:

  1. Los termopares miden su propia temperatura. No miden la temperatura del aire, la temperatura del agua ni nada más; miden la temperatura del alambre.
  2. Los termopares no miden temperatura absoluta, miden diferencias de temperatura o temperatura relativa. Si tiene un indicador de temperatura basado en un termopar que da una lectura absoluta, también se usa otra referencia de temperatura. (Esto se denomina compensación de unión fría).
  3. Las uniones de termopar son importantes e insignificantes. El efecto termoeléctrico es un efecto de alambre, las uniones son justo donde cambias los alambres. Hay personas que intentan hacer la unión lo más pequeña posible porque creen que el termopar mide la temperatura en la unión. Los termopares miden la temperatura a través del cable. No es la masa térmica de la unión, sino la masa térmica del cable lo que es importante.

La fuente más común de variación en los termopares es el cable (lo que resulta en cambios de masa térmica y resistencia eléctrica y en sistemas de milivoltios como la resistencia de los termopares es muy significativa). pero muchas veces la fuente significativa de diferencias en las lecturas del termopar no es el termopar, sino el resto del sistema. El ruido de modo común puede ser un problema, al igual que el error de redondeo. La longitud del cable casi nunca es una fuente de error (suponiendo que esté usando un cable de termopar), pero el blindaje, los conectores y la oxidación pueden ser problemas, específicamente la oxidación de la unión caliente (incluso en uniones soldadas) puede generar errores y es la razón más común para reemplace los termopares viejos (el calor, los metales diferentes y la corriente son una receta para reacciones no deseadas).

Esto no responde a la pregunta, porque estoy hablando de tolerancias especificadas por el fabricante que podemos suponer con seguridad que se basan en mediciones repetibles en el mismo sistema. Además, la resistencia no debería ser significativa en los termopares porque no hay flujo de corriente.
Es solo una aproximación (una que puede estar bastante equivocada) que un termopar EMF representa una diferencia de temperatura.
@SpehroPefhany, el efecto termoeléctrico no está directamente relacionado con EMF. (y sé que no es lineal).
@Eoin, siempre hay un flujo de corriente en el metal, eso es lo que lo hace metálico (de lo contrario, sería una sal o un gas), pero más que eso, los termopares funcionan porque el calor introducido en un metal aumenta el movimiento de electrones de una manera medible (y usando metales diferentes introduce un movimiento diferente de electrones en cada cable. El voltaje y la corriente producidos por el termopar son pequeños, lo que hace que la resistencia sea muy importante. Recuerde v = ir. En cuanto a las tolerancias del fabricante, cualquier buen ingeniero medirá lo que su producto puede hacer, pero decirte que no es tan bueno como es asi que las unicas sorpresas son buenas
@hildred V=IR no es particularmente importante. Puede tener una diferencia de voltaje sin necesidad de flujo de corriente. Por supuesto, conectará un multímetro con una resistencia finita para medir el voltaje, pero lo importante es la resistencia del medidor, no cualquier resistencia eléctrica en el TC en sí. Además, un flujo de corriente (que para mí significa un flujo sistemático de carga, no una difusión aleatoria de electrones) no es una característica definitoria de un metal, sino más bien la estructura del nivel de energía electrónica.
@Eoin, en los sistemas de milivoltios, el voltaje es tan bajo que incluso con instrumentos de alta impedancia, la resistencia sigue siendo un factor. Es cierto que en los sistemas que no son de milivoltios, la impedancia del instrumento dominará hasta el punto de reducir su error a insignificante, pero en un sistema de milivoltios que podría ignorar un par de ohmios de resistencia del cable una sola mala conexión con digamos 50 o 100 ohmios introducirán error. Además, solo porque puede tener voltaje sin flujo de corriente, no puede medir el voltaje sin él.
¿Cuál es la principal fuente de variación entre termopares del mismo tipo?
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