Hilos y Cables de extensión y Compensación

En las Centrales industriales es muy común el hecho de que el termopar, introducido en un medio cuya temperatura se desea medir o controlar, y el instrumento de lectura de la fuerza electromotriz termoeléctrica generada por este, estén físicamente distantes. También es muy frecuente que exista una diferencia de temperatura entre la junta de referencia del termopar y la temperatura del ambiente en donde está instalado el instrumento de medición. A continuación se presenta una situación en la cual la concesión entre el termopar y el; instrumento de medición es realizada con cables de cobre.

En esta figura, se utiliza un termopar tipo K para medir la temperatura de un proceso cuya temperatura es supuestamente conocida e igual a 900ºC. La temperatura de la junta de referencia, próxima al proceso, es de 80ºC y la temperatura ambiente es de 30ºC. Con la mencionada configuración cuál será la temperatura del proceso medida por el indicador, sabiendo que este realiza una conversión de fuerza electromotriz termoeléctrica generada por el termopar adicionada de una f.e.m. correspondiente a la temperatura ambiente?

- f.e.m. generada por el termopar:

EK(900ºC-80ºC);

EK(900ºC) -EK(80ºC) = 37,325mV-3,266mV = 34,059mV;

- Compensación de la temperatura ambiente:

EK(30ºC) = 1,203 mV;

- Fuerza electromotriz que entra en el transformador f.e.m. x temperatura del indicador de temperatura:

E = EK(900ºC - 80ºC) + EK(30ºC) = 35,262 mV;

Este valor de la fuerza electromotriz, por la tabla de referencia del termopar tipo K, corresponde a la temperatura de 848,8ºC. Siendo así, el indicador de temperatura presentaría un valor de temperatura que difiere del verdadero valor en 51,2ºC, valor este muy próximo de la diferencia de temperatura entre la junta de referencia del termopar y la temperatura ambiente. Entonces, se hace necesario hacer una conexión entre la junta de referencia del termopar y el instrumento de medición con cables que también presenten el comportamiento de un termopar, denominados alambres o cables de extensión / alambres o cables de compensación.

Alambres o cables de extensión son pares termoeléctricos con ligas iguales a las del termopar utilizado en la medición de temperatura del proceso. La diferencia básica entre el alambre o el cable esta en la rigidez del mismo.

Alambres o cables de compensación son pares termoeléctricos con ligas diferentes de aquellas que constituyen el termopar, pero que tienen un comportamiento termoeléctrico muy próximo al del termopar, en las franjas de temperatura en que el mismo tendrá que trabajar.

La tabla a continuación, muestra con la nomenclatura usual, los alambres de extensión o compensación para los termopares más utilizados.

 Tipo Clase de Tolerancia Temperatura de Utilización Temperatura de empalme de medición
 1  2
 JX
±85 µV (1,5ºC)
±140 µV (2,5ºC)  - 25ºC a +200ºC  500 ºC
 YX
±30 µV (0,5ºC)
±60 µV (1,0ºC) - 25ºC a +100ºC  300 ºC
 EX
±120 µV (1,5ºC)
±200 µV (2,5ºC) - 25ºC a +200ºC  500ºC
 KX
 ±60 µV (1,5ºC)
±100 µV (2,5ºC)  - 25ºC a +200ºC  900ºC
 NX
 ±60 µV (1,5ºC)
±100 µV (2,5ºC)  - 25ºC a +200ºC  900ºC
 KCA
 -
±100 µV (2,5ºC)  0ºC a +150ºC  900ºC
 KCB
 -
±100 µV (2,5ºC)  0ºC a +100ºC  900ºC
 NC
 -
±100 µV (2,5ºC) 0ºC a +150ºC  900ºC
 RCA
 -
±30 µV (5,0ºC) 0ºC a +100ºC  1000ºC
 RCB
 -
±60 µV (5,0ºC) 0ºC a +200ºC   1000ºC
 SCA
 -
±30 µV (5,0ºC)  0ºC a +100ºC   1000ºC 
 SCB
 -
±60 µV (5,0ºC)  0ºC a +200ºC   1000ºC 

En la situación presentada al comienzo, si la conexión entre la junta de referencia del termopar y el instrumento de medición fueran efectuadas con un alambre de extensión KX, el resultado de la medición estaría de acuerdo según aparece a continuación:

- f.e.m. generada por el termopar

EK(900ºC-80ºC);

EK(900ºC)-EK(80ºC) = 37,325mV - 3,266mV = 34,059mV;

- f.e.m. generada por el cable de extensión: EKX(80ºC-30ºC); EKX(80ºC)-EKX(30ºC) = 3,266mV-1,203mV = 2,063mV;

- Compensación de la temperatura ambiente:

EK(30ºC) = 1,203mV;

- Fuerza electromotriz que entra en el transformador f.e.m. x temperatura do indicador de temperatura.

E = EK(900ºC - 80ºC) + EKX(80ºC - 30ºC) + EK(30ºC) = 37,325mV;

Este valor de la fuerza electromotriz termoeléctrica para el termopar tipo K corresponde a la temperatura de 900ºC, que es la temperatura del proceso. Por consiguiente se verifica que la utilización de los alambres/cables de extensión/compensación elimina una grave fuente de error.

Los alambres/cables de extensión/compensación están disponibles en varias vitolas con varios tipos de aislamiento, cada una de ellas adecuadas a las condiciones que quedaran sometidas. Un dato que merece destaque, es que cuando el cable es muy largo, o queda sometido a campos electromagnéticos intensos, pude actuar como una antena, ocasionado el sumergimiento de las fuerzas electromotrices inducidas en el circuito termoeléctrico adicionadas a la f.e.m. termoeléctrica, lo cual es indeseable. En estas situaciones se recomienda el uso de alambres/cables con una trenza metálica, que a la vez es aterrada, con el fin de evitar estas inducciones. Además del tipo de liga que debe ser utilizada, otro dato esencial en la especificación correcta del cable o alambre que debe ser utilizado es la elección las principales características de los aislamientos comúnmente disponibles.

Además de los cables de construcción común, se suministra cualquier combinación de calibres (ancho de vía) y aislamientos requeridos inclusive multicables.



Volver