Sensor de temperatura RTD

Que es un RDT?

Son sensores que se usan para medir la temperatura la correlación de la resistencia del elemento del RTD con la temperatura. La mayoría de los elementos del RTD consisten en un trozo de alambre enrollado bien envuelto alrededor de un núcleo de cerámica o de vidrio. El elemento suele ser muy frágil, por lo que a menudo se coloca dentro de una cubierta para protegerlo. El elemento del RTD está hecho de un material puro, cuya resistencia a diferentes temperaturas se ha documentado. El material tiene un cambio previsible en la resistencia como los cambios de temperatura, este cambio se utiliza para determinar la temperatura.

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Beneficios del Uso de los RTD´s

El RTD es uno de los sensores de temperatura más precisos. No sólo ofrecen una buena precisión, también proporciona una excelente estabilidad y repetibilidad.

Los RTD también son relativamente inmunes al ruido eléctrico y por lo tanto muy adecuado para la medición de temperaturas en ambientes industriales, especialmente alrededor de motores, generadores y otros equipos de alta tensión.

sensor rtd

Tipos de RTD’s

Dependiendo de su forma, tamaño, el medio, el tipo de metal utilizado y precisión existen diferentes tipos de RDT.

Forma constructiva

En esta categoria los RTD pueden ser clasificados en distintas formas.

Sensor de tipo bobinado

Estos tipos de sensores se encuentran diseñados con una cubierta cerámica con enbobinao en el núcleo. La bobina del núcleo puede ser circular o plano, pero siempre debe de estar acompañado de algún aislante eléctrico. Se toma específicamente un acero inoxidable en el núcleo para cerrar la unión de la expansión con el platino. Luego es templado y se recubre, proporcionando un completo sellamiento de la sensibilidad del elemento.

sensor tipo bobinado

Sensor de tipo laminado

Está fabricado depositando una delgada capa de platino en un sustrato de cerámica. La envoltura de platino es cubierta con una resina o vidrio, ayudando a proteger la envoltura de platino disminuyendo la deformación de los cables. Sus ventajas son su bajo costo y su baja masa térmica, haciendo que el sensor manifieste respuestas en corto tiempo de manera práctica. Sin embargo, estos tipos de sensores no son tan estables comparados con los sensores de tipo bobinado.

 sensor tipo laminado

Sensor de tipo enroscado

Se construyen a partir de una bobina helicoidal de alambre de platino. Los conductores se insertan a través de un tubo de óxido de aluminio con 4 agujeros equiespaciados. Los orificios son rellenados con polvo cerámico, evitando cortocircuitos y posibles vibraciones durante la medición.

sensor tipo enroscado

Sensor de tipo de anillo hueco

El sensor de anillo hueco utiliza un metal de composición abierta aumentando el fluido del contacto con masa térmica pequeña, lo que ayuda a proporcionar un tiempo de respuesta más rápido. Su área externa está totalmente recubierta con material aislante. Una desventaja de estos tipos de sensores es su alto costo.

sensor anillo hueco

Características del medio

En esta categoría, se evidencian dos grandes grupos, que son los de inmersión en fluidos y los de contacto superficual.

RTD de inmersión en fluidos. Están protegidos con una envolvente metálica que generalmente es acero inoxidable.

inmersión

Mientras que los de contacto superficial suelen ser de película delgada ensamblados sobre sustratos planos o flexibles para adaptarse a la forma de las superficies.

rtd superficial

Tipo de metal utilizado

La linealidad juega un papel importante en esta categoría.

Platino

Es el material más utilizado para la construcción de los RTDs, debido a su estabilidad y a que es naturalmente predecible. Además se caracterizan por su resistencia a la corrosión y oxidación, y presentan medidas reproducibles a temperaturas elevadas.

Los RTDs de platino de construyen en dos clases, dependiendo de su exactitud: clase A y clase B, en donde la clase A se considera de alta exactitud y su tolerancia en punto de hielo es ±0,06Ω y clase B, de exactitud estándar su tolerancia es de ±0,12Ω.

rtd platino
Níquel

Su nivel de impedancia va a ser mas elevada con respecto a la variación de la temperatura. No presenta linealidad entre su resistencia y la temperatura. Presenta problemas de oxidación poniendo en riesgo la reproductibilidad de las medidas y su utilización para las distintas aplicaciones. Sin embargo, una ventaja del níquel además de presentar mayor sensibilidad que el platino es la posibilidad de ser linealizado, utilizando un circuito de acondicionamiento de Wheaston equilibrado a una temperatura específica.


Cobre 

Su comportamiento de resistencia con respecto a la temperatura es uniforme. Es más económico que el platino y el níquel. Sin embargo, presenta una baja resistividad y además sus características impiden su utilización en temperaturas mayores a 180º C. Esto indica que aunque presente una mayor relación lineal con respecto a las demás, maneja un estrecho rango de medidas

Ventajas y desventajas

Ventajas
-Salida de gran amplitud.
-Rango amplio de medidas de temperatura.
-Sensibilidad a cambios de temperatura alta.
-Excelente linealidad.
-Alta exactitud, estabilidad, repetibilidad y resistencia de choques térmicos
-Sensibilidad 10 veces mayor a la de un termopar

Desventajas
-Velocidad de reacción baja, compara con la de un termopar o termistor
-Afectados por el auto-calentamiento
-Inestables ante vibraciones o choques mecánicos

Los RTD’s pueden construirse con 2,3 o 4 hilos conductores extendidos desde el sensor.

Es importante considerar:
-Exactitud requerida.
-Estabilidad
-Ubicación del dispositivo receptor
-Condiciones ambientales
-Rango y resistencia nominal del sensor

 

RTD de dos hilos

Es la configuración más simple y menos costosa. El aplicar este dispositivo proporciona una medida de temperatura acertada cuando el dispositivo receptor se encuentra conectado directamente al receptor, sin utilizar cables de extensión. RTD de dos conductores: Es la configuración más simple y menos costosa. El aplicar este dispositivo proporciona una medida de temperatura acertada cuando el dispositivo receptor se encuentra conectado directamente al receptor, sin utilizar cables de extensión.

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RTD de tres hilos

La sonda se encuentra conectada mediante tres hilos al puente. De esta forma, la temperatura ni la longitud de los cables afectan la medida. Esta configuración también se encuentra sujeta a corrosión.

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RTD de cuatro hilos

Se utiliza para obtener la mayor precisión posible en la medida, como en el caso de los convertidores digitales de temperatura o la calibración de patrones de resistencias. Se pueden utilizar conductores de menor calibre, ya que no hay problema con la resistencia del cable.

rtd cuatro hilos

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