Los sensores RTD son detectores de temperatura por resistencia y se encuentran disponibles en distintos tipos, como el Pt100, cuya característica principal es que se encuentran fabricados con platino con una resistencia eléctrica de 100 Ω a una temperatura de 0 °C y se encuentran montados en vainas o fundas protectoras formando una sonda.
Existen dos tipos principales de sensores con estas características, los de hilo bobinado y los de película fina. Por un lado, los de hilo bobinado tienen un alambre de platino enrollado en un núcleo de vidrio o cerámico con un diámetro de 1 a 5 mm y de 10 a 50 m de largo. Es importante considerar que el vidrio o cerámica pueden hacerlos susceptibles a las variaciones por vibración y es precisamente por ello que se protegen dentro de una vaina. Por otra parte, los de película fina se fabrican de una manera similar a los circuitos integrados y la película de platino es depositada en un sustrato de cerámica que se encapsula, de esta manera se obtienen sensores pequeños, precisos y de una respuesta rápida.
Según la norma internacional IEC 751, la tolerancia para los sensores RTD industriales son dos: clase A, la tolerancia debe ser de ±0.15 °C a 0 °C, y clase B de ±0.3 °C a 0 °C. Además, existen otras clases de precisión adicionales para la clase B con una tolerancia de 1/10 o 1/3. En futuras publicaciones en este blog hablaremos a mayor detalle sobre la precisión de los detectores de temperatura por resistencia de este tipo y sobre el funcionamiento de un termostato digital para diferentes tipos de aplicaciones.
Los RTD, también conocidos como termómetros a resistencia o termómetros de resistencia, funcionan por transducción de temperatura a partir de la dependencia entre la temperatura del material con su resistencia eléctrica. Es por ello por lo que pueden transformar una variación de temperatura en una variación de resistencia eléctrica, lo que hace más sencillo el cálculo del valor de la temperatura. Los diferentes tipos de sensores existentes se asocian a montajes eléctricos tipo puente Wheatstone y producen una señal de 4-20 mA a la resistencia eléctrica que se emplea como señal de medición en sistemas de control. Debido al nivel de complejidad que supone determinar la temperatura a partir de la resistencia, se recomienda que los sensores de 100 Ω se utilicen con otros dispositivos, como un Arduino. Esta complejidad radica en las variaciones en la resistencia que corresponde a décimas de Ω por cada grado centígrado, lo que significa que para lograr una medición precisa se tendría que colocar todo el sistema de medición dentro de gabinetes ubicados lo más cercanos posibles al sitio de medición y evitar largos cableados, ya que sus características podrían generar interferencias en la medición.
En muchos entornos, estos requerimientos de instalación para obtener medidas precisas esto no es posible, generalmente porque el lugar donde se hace la medición se encuentra lejos de los equipos, y por tanto se recomienda usar un transmisor de 4-20 mA que se encargue de ajustar automáticamente la resistencia del cable del detector de temperatura, de manera que se logre ubicar lo más cerca posible evitando así interferencias. El transmisor 4-20 mA emplea una tercera terminal y convierte las señales del RTD en señales de corriente a un rango de entre 4 a 20 mA para enviar señales por cables sin que la precisión sea afectada por su longitud. Además, hay que considerar que se debe convertir la señal de voltaje obtenida a grados centígrados para que pueda ser leída en términos de temperatura, para ello se emplea el Arduino.
Un Arduino es una placa programada que convierte señales analógicas a señales digitales para facilitar el procesamiento de información sin que se presenten interferencias por otro tipo de señales, así el Arduino convierte la señal de voltaje en señal de temperatura mapeando la señal y definiendo valores mínimos y máximos basándose en el formato ASCII para visualizar los datos en cualquier terminal para puerto serial.
Con el sensor de 100 Ω de resistencia, un transmisor 4-20 mA y un Arduino, al momento en que el Arduino recibe un byte de valor a través del puerto serial hace una lectura y traduce las variaciones de resistencia a señales de corriente que utilizan como unidades de medida ohmios, amperes y voltios, a unidades de medida de temperatura, de acuerdo con la configuración establecida. Es importante considerar que a pesar de que los sensores RTD ofrecen mediciones confiables, pueden tener una respuesta lenta a las variaciones de temperatura, por tanto, su precisión puede llegar a verse afectada, especialmente cuando el resto de los elementos que constituyen el sistema de medición no están calibrados correctamente, en particular el transmisor de temperatura 4-20 mA. Por tanto, se recomienda verificar que todos los componentes se sometan a un mantenimiento periódico y comprobar que se encuentran en buenas condiciones para realizar las mediciones, lo que implica realizar pruebas que permitan asegurar que la resistencia utilizada para la lectura sea precisa.
Esperamos que esta información les sea de utilidad. Si desean conocer más acerca de esta y otras opciones disponibles para el monitoreo de temperatura, los invitamos a navegar por nuestro archivo de blog donde encontrarán especificaciones técnicas, recomendaciones de uso, aplicación y mantenimiento.
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