Termocuplas vs. Termistores: Comparativa, Ventajas y Aplicaciones

Diferencias entre Termocuplas (Termopares) y Termistores: Funcionamiento, Ventajas y Desventajas

Este documento explora las diferencias fundamentales entre dos tipos comunes de sensores de temperatura: las termocuplas (también conocidas como termopares) y los termistores. Se detallan sus principios de funcionamiento, así como sus ventajas y desventajas en diversas aplicaciones.

¿Qué es una Termocupla y cómo funciona?

Una termocupla se basa en el efecto Seebeck (o efecto termoeléctrico), que es la combinación de dos efectos:

• Efecto Peltier: Liberación o absorción de calor en la unión de dos metales distintos cuando una corriente circula por la unión.
• Efecto Thomson: Liberación o absorción de calor cuando una corriente circula a través de un metal homogéneo en el que existe un gradiente de temperatura.

Debido al efecto Seebeck, prácticamente cualquier par de metales distintos produce un voltaje medible cuando el punto de unión entre ellos se calienta. Algunas combinaciones de metales generan más voltaje por grado de temperatura que otras. Las termocuplas fabricadas para instrumentación usan metales de alta pureza para proporcionar una relación temperatura/voltaje lo más lineal y predecible posible.

Físicamente, las termocuplas pueden presentarse en tres formas:

• Expuestas
• Aterradas
• Aisladas de tierra

¿Qué es un Termistor y cómo funciona?

Un termistor es un dispositivo semiconductor cuya resistencia varía con la temperatura. El semiconductor suele ser un óxido metálico (manganeso, níquel, cobalto, cobre). Los termistores se encapsulan en cerámicas para formar piezas pequeñas en forma de disco, que a menudo están integradas dentro del material cuya temperatura se desea medir.

Existen dos tipos principales de termistores:

• NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo): Su resistencia disminuye al aumentar la temperatura.
• PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo): Su resistencia aumenta al aumentar la temperatura.

Ventajas y Desventajas: Termocuplas vs. Termistores

Termocuplas

Ventajas:

• Versatilidad: Posibilidad de construir el sensor adaptado a una aplicación específica.
• El voltaje producido es directamente proporcional a la temperatura.
• Amplio rango de temperatura.
• Diseño simple y económico.
• Robustez.
• No requieren fuente de alimentación externa.

Desventajas:

• Los voltajes producidos son muy pequeños (típicamente entre 0.01 y 80 mV).
• Su FEM (Fuerza Electromotriz) de salida no es completamente lineal.
• La exactitud depende de la pureza de las aleaciones.
• Estabilidad relativamente baja.
• Baja sensibilidad.
• Voltaje de salida bajo, susceptible a RFI (Interferencia de Radiofrecuencia) y EMI (Interferencia Electromagnética).
• Vida útil reducida en altas temperaturas o atmósferas oxidantes/reductoras.
• Requiere junta de compensación (compensación de unión fría).

Termistores

Ventajas (Generales):

• Respuesta rápida.
• Económicos.
• Intercambiables con tolerancias ajustadas (menores a 0.5 °C en algunos casos).
• No requieren compensación por temperatura ambiente como las termocuplas.

Ventajas (NTC - las más comunes):

• Alta sensibilidad: Cambio apreciable en la resistencia ante pequeñas variaciones de temperatura.
• Respuesta rápida.
• Tamaño reducido.
• Diseño sencillo y económico.
• Alta estabilidad.
• Buena tolerancia a la intercambiabilidad.
• Resistentes a choques mecánicos y térmicos.

Nota: Aunque los termistores PTC también existen, este documento se centra principalmente en las ventajas de los NTC debido a su mayor uso en aplicaciones de medición de temperatura.