Explicación de la tabla estandar de termopares

Los termopares comerciales se designan por letras (T, E, J, K, R) que identifican los materiales que contienen y se especifican generalmente por su sensibilidad o coeficiente térmico (MV/ºC).
El tipo E, J, K, y T son termopares de base metálica y se pueden utilizar hasta por encima de 1000°C. El tipo S, R, y B se denominan termopares nobles por poseer platino como elemento básico y se pueden utilizar hasta por encima de 2000°C.

Termopar tipo T (Cu- Constantan)

• Termoelemento positivo: Cu 100%
• Termoelemento negativo: Cu55%, Ni45%
• Rango de utilización: -270ºC a 400ºC
• F.E.M. producida: -6,258 mV a 20,872 mV
• Características: puede utilizarse en atmósferas inertes, oxidables o reductoras. Gracias a la gran homogeneidad con que el cobre puede ser procesado, se obtiene una buena precisión. En temperaturas superiores a 300ºC, la oxidación del cobre se torna muy intensa, lo que reduce su vida útil y ocasiona desvíos en la curva de respuesta original.

Termopar tipo J (Fe- Constantan)

• Termoelemento positivo: Fe99,5%
• Termolemento negativo: Cu55%, Ni45%
• Rango de utilización: -210ºC a 760ºC
• F.E.M. producida: -8,096 mV a 42,919 mV
• Características: puede utilizarse en atmósferas neutras, oxidables o reductoras. No se recomienda en atmósferas muy húmedas y a bajas temperaturas el termoelemento positivo se vuelve quebradizo. Por encima de 540ºC el hierro se oxida rápidamente. No se recomienda en atmósferas sulfurosas por encima de 500ºC.

Termopar tipo E (Cr- Constantan)

• Termoelemento positivo: Ni90%, Cr10%
• Termolemento negativo: Cu55%, Ni45%
• Rango de utilización: -270ºC a 1000ºC
• F.E.M. producida: -9,835 mV a 76,373 mV
• Características: Puede utilizarse en atmósferas oxidables, inertes o al vacío, no debe utilizarse en atmósferas alternadamente oxidables y reductoras. Dentro de los termopares a menudo utilizados, es el que posee mayor potencia termoeléctrica, bastante conveniente cuando se desea detectar pequeñas variaciones de temperatura.

Termopar tipo K (Cr- Constantan)

• Termoelemento positivo: Ni90%, Cr10%
• Termoelemento negativo: Ni95%, Mn2%, Si1%, Al 2%
• Rango de utilización: -270ºC a 1200ºC
• F.E.M. producida: -6,458 mV a 48,838 mV
• Características: Puede utilizarse en atmósferas inertes y oxidables. Por su alta resistencia a la oxidación se utiliza en temperaturas superiores a 600ºC y en algunas ocasiones en temperaturas por debajo de 0ºC. No debe utilizarse en atmósferas reductoras y sulfurosas. En temperaturas muy altas y atmósferas pobres en oxigeno ocurre una difusión del cromo, lo que ocasiona grandes desvíos de la curva de respuesta del termopar. Este último efecto se llama “green - root”.

Termopar tipo N (Nicrosil - Nisil)

• Termoelemento positivo: Ni84,4%, Cr14,2%, Si1,4%
• Termoelemento negativo: Ni95,45% Si4,40%, Mg0,15%
• Rango de utilización: -270ºC a 1300ºC
• F.E.M. producida: -4,345 mV a 47,513 mV
• Características: Este nuevo tipo de termopar es un sustituto del termopar tipo K que posee una resistencia a la oxidación superior a éste. En muchos casos también es un sustituto de los termopares a base de platino a raíz de su temperatura máxima de utilización. Se recomienda para atmósferas oxidables, inertes o pobres en oxígeno, ya que no sufre el efecto “green - root”. No debe exponerse a atmósferas sulfurosas.

Termopar tipo S

• Termoelemento positivo: Pt90%, Rh10%
• Termoelemento negativo: Pt100%
• Rango de utilización: -50ºC a 1768ºC
• F.E.M. producida: -0,236 mV a 18,693 mV
• Características: Puede utilizarse en atmósferas inertes y oxidables, presenta estabilidad a lo largo del tiempo en temperaturas elevadas, superiores a las de los termopares no constituidos de platino. Sus termoelementos no deben exponerse a atmósferas reductoras o con vapores metálicos. Nunca deben insertarse directamente en tubos de protección metálicos, pero sí en tubos con protección de cerámica. Fabricado con alúmina (Al2O3) de alto contenido de pureza. Para temperaturas superiores a 1500ºC se utilizan tubos de protección de platino. No se recomienda el uso de los termopares de platino en temperaturas abajo de 0ºC debido a la inestabilidad en la respuesta del sensor. En temperaturas por encima de 1400ºC ocurre crecimiento de granulaciones que los dejan quebradizos.

Termopar tipo R

• Termoelemento positivo: Pt87%, Rh13%
• Termoelemento negativo: Pt100%
• Rango de utilización: -50ºC a 1768ºC
• F.E.M. producida: -0,226 mV a 21,101 mV
• Características: Posee las mismas características del termopar tipo "S", aunque en algunos casos es preferible el tipo "R" por tener una potencia termoeléctrica mayor en un11%.

Termopar tipo B

• Termoelemento positivo: Pt70,4%, Rh29,6%
• Termoelemento negativo: Pt93,9%, Rh6,1%
• Rango de utilización: 0ºC a 1820ºC
• F.E.M. producida: 0,000 mV a 13820 mV
• Características: Puede ser utilizado en atmósferas oxidables, inertes y por un corto espacio de tiempo en el vacío. Normalmente se utiliza en temperaturas superiores a 1400ºC, por presentar menor difusión de rodios que los tipos S y R. A temperaturas abajo de los 50ºC la fuerza electromotriz termoeléctrica generada es muy pequeña.

La tensión de salida correspondiente a distintas temperaturas cuando la unión de referencia está a 0,00 ºC está tabulada, esto significa que la unión a 0,00 ºC de siempre una tensión de 0V para cualquier termopar. Es solo cuestión de conveniencia debido que al medir la tensión que da una unión es inevitable introducir otra, y por tanto, es mejor hablar de diferencia de tensiones entre uniones a diferentes temperaturas que de tensión debida a una unión.

Para normalizar se ha elegido como temperatura de referencia para las tablas la de 0,00 ºC , en el siguiente cuadro se recoge un fragmento de una tabla de este tipo.

Fragmento de la tabla de tensiones vs. temperatura para un termopar tipo J entre 0 y 40 ºC. las tensiones están dadas en milivoltios.

Las tensiones o temperaturas intermedias se obtienen mediante interpolación lineal. Por ejemplo, en un termopar tipo J con una unión a 0 ºC se obtiene una tensión de 2 mV , ¿Cuál es la temperatura de la otra unión?, según la tabla:
A 38 ºC corresponden 1,954 ºC y a 39 ºC corresponden 2,006 mV.
Entonces la sensibilidad en esta zona es 52 V/ºC y por tanto la otra unión está a unos 38,88 ºC.