PARES TERMOELÉCTRICOS O TERMOPARES

Los termopares son termómetros que se basan en el efecto de Seebeck, que consistente en que si las soldaduras de dos conductores distintos A y B se mantienen a temperaturas distintas, T1 y T2 aparece una diferencia de potencial en el circuito formado por los conductores.

Par termoeléctrico

Esta diferencia de potencial ε recibe el nombre de fuerza termoeléctrica o de Seebeck y los conductores que constituyen el circuito, electrodos termoeléctricos.

La fem de Seebeck depende exclusivamente de la naturaleza de los metales utilizados y de la diferencia de temperaturas entre las dos soldaduras, esto es:

en donde αAB  es un coeficiente de proporcionalidad que recibe el nombre de coeficiente de Seebeck o potencia termoeléctrica que depende de la naturaleza de los conductores A y B y de la temperatura.

En general, la fem de Seebeck pude representarse por una serie de potencias de la forma:

los coeficientes a1, a2 y a3 son constantes que dependen de la naturaleza de los conductores termoeléctricos y, T1 y T2 son las temperaturas de las soldaduras. Si una soldadura se mantiene a una temperatura constante, por ejemplo T0, la fem puede expresarse en función a la temperatura de la otra soldadura, definiéndose la siguiente relación:

ecuación que nos relaciona el valor de la propiedad termométrica, ε, con la temperatura a medir, T, en función de los valores de las constantes b0, b1, b2, y b3, y de la temperatura de referencia, T0.

Para la determinación de estas constantes b0, b1, b2, y b3, es necesario conocer cuatro puntos fijos. No obstante en márgenes más restringidos de temperatura pueden despreciarse los términos más elevados siendo la forma cuadrática suficiente en un amplio intervalo de temperaturas.

En la figura siguiente representamos el esquema para el uso correctos de un par termoeléctrico. La fem se mide con un microvoltímetro que, en la mayoría de los casos, se sitúa a cierta distancia del sistema cuya temperatura se trata de determinar. La soldadura de referencia está colocada, por consiguiente, próxima a la soldadura de medida y se conecta al microvoltímetro mediante dos hilos de cobre soldados a los hilos del termopar, manteniéndose dichas conexiones a la temperatura constante T0.

Montaje del termopar

Para que un par termoeléctrico sea útil en medidas industriales debe originar una fem elevada, del orden de 50 microvoltios por grado y responder a un comportamiento creciente con la temperatura. Las pequeñas tensiones que han de medirse hacen difícil utilizar los termopares en el caso de trabajos muy exactos ya que su sensibilidad depende en gran medida de cualquier variación de la pureza o composición de los metales utilizados.

Sin embargo, tiene varias ventajas. Pueden hacerse de tamaño muy pequeño y responden rápidamente a las variaciones de temperatura. Y son de gran utilidad para medir pequeñas diferencias de temperatura.

Otra ventaja de los termopares es que no exigen fuente alguna de energía, ya que el elemento produce su propia señal, a diferencia de otros tipos de termómetros. Por otra parte, la señal de salida puede incrementarse utilizando varios termopares conectados en serie y localizados alternativamente entre la temperatura de referencia y la temperatura a medir.

Termopares de uso común