Termometro

Una de las magnitudes que más se mide es la temperatura. En muchos ámbitos, la temperatura es un factor determinante en multitud de procesos, como puede ser en el control de calidad, en el análisis medioambiental, en el desarrollo o en la investigación. Para medir la temperatura es necesario usar un termómetro y, según el tipo de medición, deberá seleccionar un modelo de termómetro u otro diferente.

El sensor de un termometro está situado normalmente en la parte superior del dispositivo, para que esté bien ventilado. El tipo de construcción y el emplazamiento del sensor, impiden que la temperatura corporal influya negativamente en el momento de realizar la medición, mientras sostenemos el termómetro en la mano. El termómetro destinado a la medición de la temperatura ambiental, está disponible como equipo de mano y como equipo para instalación fija. Este último, suele estar equipado con un registrador de datos, lo que permite medir y registrar la temperatura durante un periodo de tiempo prolongado. Este tipo de termometro, además de determinar la temperatura ambiental, suele medir también la humedad del aire. Gracias a ello, se puede calcular el punto de rocío y otras magnitudes derivadas de estos parámetros. Todas estas propiedades, convierten al termómetro en un dispositivo importante para realizar las comprobaciones de temperatura cada día.

Un segundo gran sector del termómetro, son los empleados para determinar con precisión la temperatura de un objeto. En tal caso, el termometro se suele componer como mínimo de 2 componentes: por un lado el propio termómetro y por otro un sensor. Este campo podemos desglosarlo más profundamente incluso si diferenciamos el tipo de termómetro por tipo de aplicación al que se destinan, diferenciando así entre el tipo de construcción del sensor, del cual existen diferentes sensores con diferentes puntas de penetración o de medición en superficie, y entre el tipo de sensor propiamente dicho, pues ello influirá en la precisión de la medición. Un termómetro con sensores de temperatura de platina (PT100, PT500 o PT1000) se utilizan sobre todo para obtener resultados muy precisos. Los termoelementos (tipo K, J, T, etc.) se utilizan como sensores de temperatura, sobre todo cuando se requiere obtener un valor en poco tiempo. Ambos tipos de termómetro tienen sus ventajas y desventajas. Un termometro que usa sensores de resistencia, mide con mucha precisión pero son más lentos a la hora de estabilizar la temperatura final, mientras que un termómetro que usa termoelementos, determina la temperatura con mayor rapidez pero su precisión es ligeramente inferior. Pero en ambos casos podemos encontrar tanto un termómetro de mano como de instalación fija.

Un tercer campo tiene que ver con un tipo de termómetro que mide la temperatura de forma óptica y sin contacto. Este tipo de termometro se basa en la radiación infrarroja que cada objeto emite de forma proporcional a su temperatura para determinar su temperatura. A través de un factor denominado grado de emisividad, el termómetro infrarrojo mide la temperatura superficial del objeto. La dificultad de este principio de medición se basa en ajustar correctamente el grado de emisividad del termómetro. De no hacerlo, la lectura de la temperatura medida será errónea. Por otro lado, es necesario tener en cuenta que la reflexión que pueda tener la superficie del objeto a medir, también influye en el resultado final de la medición. Un termometro con este tipo de principio de funcionamiento, se utiliza como equipo de mano para obtener una medición de temperatura inmediata y es muy demandado en el sector de la construcción, la industria, etc. Ahora bien, el termometro infrarrojo está disponible también como dispositivo de instalación fija. En estos casos, se instala el sensor mediante unos accesorios de montaje o directamente en una máquina y los valores medidos se envían a una unidad de lectura digital, un registrador de datos o un PLC a través de una salida analógica o una interfaz.

Como conclusión, podemos decir que el uso de un determinado termómetro dependerá de la aplicación específica en la que se desee medir la temperatura. En caso que tenga alguna pregunta o consulta para encontrar el termómetro adecuado, consulte con nuestro departamento técnico. Nuestros técnicos e ingenieros le ayudarán con mucho gusto.

La temperatura juega un papel importante para el bienestar humano y en el desarrollo de muchos procesos biológicos, físicos y químicos. La fiabilidad de muchos dispositivos electrónicos solo se garantiza en determinados rangos de temperatura. Con un termómetro puede monitorear fácilmente la temperatura deseada. Algunos termómetros registran y transfieren los valores de medición directamente a los dispositivos de control y regulación. Según el tipo de uso puede seleccionar el termometro más adecuado en cuanto a diseño, manejo, principio de funcionamiento y precisión.

Criterios de selección para un termómetro
Para encontrar el termómetro adecuado entre la amplia gama de termómetros disponibles, puede reducir su selección siguiendo unos pocos criterios básicos:
- ¿Qué temperaturas máximas y mínimas debe detectar el termómetro?
- ¿Qué precisión debe tener el termómetro en un determinado rango de medición?
- ¿Debe medir la temperatura en superficies, gases (por ejemplo, la temperatura del aire), líquidos, sólidos o en materiales a granel?
- ¿Es posible y útil una medición sin contacto?
- ¿Debería el termómetro medir y registrar continuamente los datos?

Termómetro con indicador analógico
La construcción de un termómetro analógico puede ser muy simple. Cualquier persona se recuerda del termómetro de líquido para mostrar la temperatura exterior, la temperatura ambiental, medir la fiebre y comprobar la temperatura del agua del baño. Un termómetro de estas características funciona sin pilas y muestra la temperatura en una escala lineal. Si el líquido se expande a medida que la temperatura aumenta, sube hasta la parte superior y alcanza la marca que coincide con la temperatura más alta. Si la temperatura baja, el líquido desciende de nuevo a la posición inferior del indicador.

Otro termómetro analógico utiliza la diferente expansión de la temperatura de dos metales diferentes. El cambio de longitud cuando cambia la temperatura produce que la tira bimetálica se doble y que cambie la posición del puntero de la pantalla analógica.

Termómetro con indicador digital
Con un termómetro digital puede realizar la medición en un lugar y visualizar el valor de medición en otro. Muchos medidores de temperatura digital permiten conectar diferentes sensores de temperatura al dispositivo de visualización. Ahora bien, los sensores infrarrojos no son intercambiables. Sin embargo, un termómetro infrarrojo puede integrar adicionalmente un sensor interno de temperatura del aire y una o más conexiones para otros sensores de temperatura. Estos sensores del termómetro pueden diferir en rango, tamaño, forma y en el principio de medición. Los sensores de temperatura intercambiables más comunes son los termopares y los sensores de resistencia de platino, especialmente PT100 y PT1000. Al intercambiar el sensor es posible medir en diferentes puntos usando el mismo termómetro.

Un registrador de datos de temperatura es siempre un termómetro digital. A través del menú del dispositivo o del software puede ajustar la cuota de registro, y una vez finalizado el registro de datos puede recuperar los valores en el termómetro. Algunos registradores de datos de larga duración están equipados con entradas analógicas y pueden configurarse de manera que el registro de datos se inicie o se detenga únicamente cuando se alcance un valor determinado. Con frecuencia, el software del termómetro permite visualizar los datos con diferentes representaciones gráficas y formatos de tabla.

Un termómetro de varios canales puede medir y registrar los datos de varios sensores simultáneamente. Las conexiones del dispositivo de visualización pueden estar diseñadas para sensores de temperatura del mismo tipo o para diferentes tipos de sensores. Con un termómetro de varios canales es posible medir y evaluar la temperatura simultáneamente en varios puntos de un proceso.

Un termómetro es un dispositivo de comprobación y medición para determinar la temperatura de varios medios. Existen diferentes tipos y diseño de termómetros aptos para una amplia gama de aplicaciones. Según el tipo de termometro funciona con un principio físico diferente. Es aquí donde se define la precisión del termómetro. El termometro electrónico suele usar el método de medición de resistencia. Este tipo de termómetro utiliza un NTC (termistor), un PTC (termistor PTC), o sensores de platino como Pt100, Pt500 o Pt1000 para determinar la temperatura con precisión. Otro método de medición de la temperatura muy es el termómetro con entrada para termopares. Este tipo de termómetro usa el efecto Seebeck de 2 conductores metálicos diferentes para medir la temperatura.

Termómetro electrónico de resistencia
Un termometro que determina la temperatura electrónicamente a través de la resistencia, utiliza la sensibilidad a la temperatura de materiales especiales. Esta clase de termómetro usa termistores o conductores de calor para medir la temperatura. Ahora bien, ¿qué significa esto exactamente? Si se utiliza un termometro con un NTC, es decir, un termistor, se puede decir que la resistencia del sensor de temperatura disminuye a medida que la temperatura aumenta. Esto significa que una tensión constante producida por el termómetro podrá fluir una corriente más alta. Con un PTC, es decir, un termistor, la resistencia aumenta casi proporcionalmente a la temperatura. Por lo tanto, fluye una corriente baja. Así que la corriente que fluye y que el termometro puede medir es la medida de la temperatura. Los termómetros que utilizan el método de medición de la resistencia suelen ser muy precisos, ya que la resistencia de la medición puede ser muy grande (Pt1000: 1000 Ohm a 0 °C) y la curva característica da lugar a flujos de corriente mejor medibles. Los sensores de platino se utilizan a menudo porque son muy puros y por lo tanto funcionan con mucha precisión. Los termómetros de platino se utilizan a menudo en procesos industriales, ya que estos sensores se instalan en protecciones de acero inoxidable. Estos termometros se utilizan para medir la temperatura de proceso de los alimentos, líquidos, aceites, etc.

Termómetro con sonda termopar
El termómetro con termopar utiliza el efecto de Seebeck de dos conductores metálicos diferentes. Los más comunes son los termopares de tipo K. Estos consisten en Ni-CrNi (níquel-cromo-níquel). Los termometros de este tipo miden una tensión que se genera cuando se calientan los dos materiales en contacto. La tensión generada en un termopar es muy bajo, unos pocos µV por °C. Incluso a altas temperaturas, un termómetro con sonda de termopar a menudo mide tensiones que son < 0,1 V. Si se conectan varios termopares en serie con un termómetro, éste indicará una temperatura que es varias veces la temperatura del termopar. Un termometro de estas características se utiliza con frecuencia en aplicaciones en masa ya que la tecnología usada es económica y el tipo de medición es relativamente fácil de realizar. El termómetro con sonda termopar se utilizan para una amplia variedad de aplicaciones; según el diseño del sensor lo puede usar para medir la temperatura del aire, de una superficie o incluso la temperatura del núcleo.

Termómetro con sensor semiconductores
El termómetro con un sensor semiconductor utiliza la resistencia eléctrica de varios materiales de manera similar al termómetro de resistencia. Si fluye una corriente más alta, la temperatura medida también es más alta. El termómetro con sensor semiconductores se usa con frecuencia para medir la temperatura del aire o en aplicaciones en las que la precisión tiene una importancia secundaria.

Termómetros con diferentes tipos de sensores, construcción y diseño
Los termómetros con diferentes tipos de sensores, construcción y diseño muestran los valores medidos en una pantalla. El valor medido suele aparecer en el termómetro en la unidad °C (grados centígrados). En la región americana, la visualización en un termómetro suele ser en °F (grados Fahrenheit). En el ámbito científico, se usa con frecuencia la unidad K (Kelvin) para medir diferencias de temperatura o temperaturas muy bajas. ¿De dónde provienen las diferentes unidades de temperatura? El origen de las unidades de los termómetros radica en el descubridor de cada respectiva unidad. Por ejemplo, Anders Celsius (1701 ... 1744) estableció que la temperatura que un termómetro mide del agua helada es de 0 °C y el agua hirviendo tiene una temperatura de 100 °C. Por otro lado, Daniel Gabriel Fahrenheit realizó varios experimentos y quiso establecer su propia escala, teniendo en cuenta, entre otras cosas, la temperatura corporal, una mezcla de hielo, agua y amoníaco, y la temperatura más baja en Gdansk en aquel entonces. Así, los termómetros en la escala de Fahrenheit muestran una temperatura de 32 °F para una mezcla de agua y hielo y una temperatura de 212 °F para el agua hirviendo.

Termómetro digital con sensor infrarrojo
Cada material irradia, dependiendo de su temperatura, energía en forma de ondas de luz en el rango infrarrojo. Cuanto más alta es la temperatura más energía se irradia. Un termómetro digital con sensor de radiación también se le denomina pirómetro. Este termómetro determina la temperatura de la superficie emisora de calor a partir de la radiación. La medición de este termometro digital se realiza sin contacto y de forma rápida. Existen termómetros digitales infrarrojos que calculan un valor único del punto de medición, pero también hay cámaras infrarrojas para la representación gráfica de las temperaturas por medio de la evaluación de infrarrojos.

Cuando realice una medición con un termómetro digital infrarrojo tenga en cuenta lo siguiente:
- Ha dejado tiempo para que el termometro digital se adapte a la temperatura ambiental.
- La lente del sensor no está tapada, sucia o con fisura.
- La radiación infrarroja hacia el termómetro digital no está influenciada por polvo o vapor.
- El tamaño del punto de medición corresponde con el punto de medición deseado.
- El grado de emisividad corresponde con el material de la superficie a medir.

El grado de emisividad específico del material entre 0 y 1 indica lo bien que una superficie emite radiación infrarroja. Muchos termómetros digitales permiten ajustar los grados de emisividad en el menú del dispositivo. Este valor se tiene en cuenta para determinar la temperatura. Si el termómetro digital tiene un ajuste fijo del grado de emisividad en 0,95 o si desconoce el grado de emisividad de un determinado material, puede hacer que la superficie sea medible pintándola o colocando una pegatina de medición infrarroja.

El tamaño del punto de medición del termómetro digital infrarrojo depende de su construcción. Describe el área circular cuya radiación infrarroja es detectada por el sensor durante la medición. Cuanto más lejos esté el termometro digital infrarrojo del punto a medir, mayor será el diámetro del punto de medición. La relación entre la distancia y el diámetro del punto de medición es específica del dispositivo y se indica como valor numérico. Por ejemplo, 30:1 significa que a una distancia de 30 cm el diámetro del punto de medición es de 1 cm y a una distancia de 60 cm es de 2 cm. Para hacer visible el punto de medición, muchos termómetros digitales infrarrojos integran uno o varios rayos láser. Un simple punto láser muestra sólo el centro del punto de medición, mientras que un láser cruzado muestra el diámetro del punto de medición. La marcación láser circular muestra la circunferencia del punto de medición.

Termómetro digital con termoelementos
Los termoelementos que se usan para el termometro digital consisten en dos hilos de diferentes metales que están soldados en un extremo. En la norma DIN EN 60 584 y DIN 43 710 se definen muchos termoelementos con la designación del tipo, las especificaciones del material, el código de color, los límites de temperatura, las series de tensión y las desviaciones límite permitidas.

La diferencia de temperatura entre los extremos de los hilos conectados y los extremos libres crea una tensión. Esta tensión depende de los metales utilizados y no aumenta linealmente con la temperatura. La temperatura en el punto de medición se puede determinar únicamente si se conoce la temperatura en los extremos libres del termoelemento o si el sensor está conectado a termómetro digital. Además, es necesario linealizar la tensión medida usando la curva característica del tipo de termoelemento utilizado. El termómetro digital con conexión para termoelementos suele tener las curvas características integradas en el dispositivo, o permite introducir los valores característicos requeridos. Los termoelementos del mismo tipo pueden ser fácilmente intercambiados. Los termómetros digitales que usan conexiones estandarizadas para el tipo de termoelemento respectivo son particularmente fáciles de usar. Cuando se añada un alargador es necesario que el termoelemento y el tipo de cable sean del mismo tipo. Esto se aplica a todas las conexiones con el termómetro digital.

Termómetro digital con sensores de resistencia de platino
La conductividad de los sensores de resistencia de platina usados en el termómetro digital es lineal a la temperatura en un amplio rango. La norma EN 60751 define que los sensores de resistencia para la medición de temperatura deben ser de platino. El tan famoso sensor de resistencia de platino PT100 tiene una resistencia nominal de 100 Ω a una temperatura de 0 ºC, el sensor PT50 una resistencia de 50 Ω, el PT500 una de 500 Ω y el PT1000 incluso una de 1 kΩ.

Como la resistencia del cable de conexión también es registrada por el termómetro digital durante la medición, pueden producirse errores de medición. El uso de cables de conexión cortos y el uso de sensores PT1000 influye mínimamente en el resultado de la medición. Sin embargo, es posible compensar la resistencia de los cables añadiendo más hilos al sensor. El uso de sensores de 3 y 4 hilos anula el efecto que la resistencia de la línea tiene en el resultado de la medición.

Se pueden fabricar los sensores de resistencia de platino para el termómetro digital en diferentes clases de precisión. La norma EN 60751 define 4 clases de precisión. La clase AA es idéntica con la denominación 1/3 DIN B. Los sensores de resistencia de platino marcados con la precisión 1/10 DIN B indican una desviación de temperatura de sólo 1/10 de la clase B.

Clase AA: t_g = 0,10 °C + 0,0017 · |t| (corresponde a 1/3 DIN B)
Clase A: t_g = 0,15 °C + 0,0020 · |t|
Clase B: t_g = 0,30 °C + 0,0050 · |t|
Clase C: t_g = 0,60 °C + 0,0100 · |t|

Termómetro digital con sensores PTC y NTC
El termometro digital con termistores usa las propiedades especiales de los semiconductores. Los termistores son componentes semiconductores cuya resistencia eléctrica está influenciada por la temperatura. Los semiconductores, cuya resistencia eléctrica disminuye con el aumento de la temperatura, tienen un coeficiente de temperatura negativo. Se llaman termistores o termistores NTC. Los termistores PTC, cuya resistencia eléctrica aumenta con la temperatura, se llaman termistores PTC por su coeficiente de temperatura positiva.

El termómetro digital con termistores NTC o PTC ofrece una precisión muy alta en el rango de temperatura de aproximadamente -50°C a 150°C. Estos termometros digitales son adecuados para muchas aplicaciones, por ejemplo, en el campo de la medicina, el control de alimentos, las estaciones meteorológicas, la electrónica del automóvil, la tecnología de calefacción, ventilación y aire acondicionado.

Algunos tipos de termometro, además realizar una medición de la temperatura ambiental o de un objeto, son capaces de realizar otras funciones como la medición de la humedad ambiental, la presión barométrica y la velocidad del viento. Al equipar el termómetro con otras funciones, se amplía su funcionalidad y puede ser usado en diferentes lugares, llegando a convertirse en una herramienta muy práctica para el usuario. Un termometro se destina a diferentes sectores y alcanza desde la industria o los centros de enseñanza hasta el ámbito privado.

El termómetro podemos encontrarlo en multitud de sitios en nuestro día a día, utilizándolo para la predicción del tiempo, la temperatura de alimentos o la temperatura corporal de las personas y los animales. Estos son los campos más domésticos de aplicación y que casi todo el mundo conoce, sin embargo, un termómetro se encuentra también en el sector profesional para, por ejemplo, determinar la calidad de un producto.

Como hemos dicho anteriormente, existen diferentes tipos de termómetro para diferentes tipos de aplicaciones:

Medidor de temperatura: Dentro de esta categoría podemos encontrar prácticamente cualquier equipo de medición capaz de medir la temperatura superficial o interna de un objeto, ya sea por contacto directo o a distancia. Pueden ser equipos portátiles o que se encuentren instalados fijamente en un lugar.

Pirómetro: Los pirómetros están especialmente diseñados para ser utilizados en aplicaciones en las que no es posible utilizar sensores de temperatura convencionales, por ejemplo, en el caso de objetos que se encuentren en movimiento o en lugares en los que no se puede acceder y que requieren una medición sin contacto.

Termo-higrómetro: Los equipos englobados bajo esta denominación, se caracterizan por ser capaces de realizar mediciones de temperatura, ya sea con sondas de contacto o sensores infrarrojos, y al mismo tiempo, mediciones de humedad ambiental.

Registrador de temperatura: Suelen ser equipos de un tamaño muy reducido y sin pantalla, equipados con baterías de larga duración para poder realizar mediciones de temperatura durante un largo periodo de tiempo. Pueden utilizarse para realizar estudios meteorológicos o en industria, ya que cuentan con protección ante condiciones adversas.

Cámara termográfica: Las cámaras termográficas se utilizan, por ejemplo, para inspección de máquinas, edificios o cuadros eléctricos y ofrecen simultáneamente una imagen de vídeo y una imagen térmica del objeto que estamos midiendo, de forma que ambas imágenes se superponen y gracias a la diferencia de color de la imagen térmica, podemos conocer la temperatura de cada zona del objeto.

Sondas de temperatura: Son accesorios complementarios al termometro. Existen diferentes modelos como las sondas para mediciones en superficies, de penetración o para inmersión y también sondas especiales como las auto-adherentes, laminadas flexibles, atornillables, etc.

Finalmente, ¿qué significa la palabra termómetro? Termómetro es una palabra compuesta por las palabras griegas "thermós" y "métron" que significan calor y medida, por tanto, un termometro es una medición del calor. Cada termómetro que encontrará en PCE Instruments, utiliza un método de medición eléctrico para obtener la temperatura. Por ejemplo, un termometro que mide la temperatura ambiental usa sensores de resistencia o semiconductores. Un termómetro que miden la temperatura interior de un líquido o cuerpo sólido mediante un termolemento, usa el efecto Seebeck para determinarla. Otro método de medición de temperatura muy común es el de resistencia (Pt100, Pt500, Pt1000, NTC o PTC), pues permiten medir con mucha precisión.