CENTRO DE INVESTIGACIÓN DE ESTUDIOS AVANZADOS DEL INTITUTO POLITÉCNICO
NACIONAL
TERMOPARES
MATERIA: DIAGRAMAS Y TRANSFORMACIONES DE FASE
PROFESOR TITULAR: DR. JORGE LÓPEZ CUEVAS
ALUMNO: ELIZABETH SARAHÍ UC ROCHA
30/10/2023
Termopares
Los termopares son dispositivos esenciales en la medición de temperatura en una
amplia variedad de aplicaciones; ampliamente utilizados en aplicaciones de
medición de temperatura debido a su capacidad para proporcionar lecturas
precisas en una variedad de rangos de temperatura en la industria y la ciencia.
Están hechos de dos piezas de metales diferentes unidas en un extremo. Algunos
termopares usan alambres de metales diferentes que se unen en un punto,
mientras que otros utilizan discos de metales diferentes que se unen en un
extremo. La unión de estos dos metales se encuentra en el lugar donde queremos
medir la temperatura.
Cuando esta unión se calienta o se enfría, una corriente eléctrica fluye a través de
los metales en un circuito cerrado, y esto está relacionado con la temperatura. El
voltaje de esta corriente eléctrica depende de cómo reaccionan los dos metales a
los cambios de temperatura y las diferencias en la temperatura entre los dos
metales en el punto de unión. La tensión generada en el circuito del termopar es
casi proporcional a la diferencia de temperatura entre los dos metales en ese
punto. Posteriormente, esa tensión se puede convertir nuevamente en una
medición de temperatura.
La corriente eléctrica fluye debido a dos efectos termoeléctricos combinados,
efecto seebek y efecto Thomson:
EFECTO SEEBEEK
El efecto Seebeck es un fenómeno termoeléctrico que se refiere a la generación
de una diferencia de voltaje eléctrico (fuerza electromotriz o fem) entre dos
conductores diferentes cuando están a diferentes temperaturas. Este efecto es la
base de funcionamiento de los termopares, que son dispositivos utilizados para
medir la temperatura.
EFECTO PELTIER
El efecto Peltier es otro fenómeno termoeléctrico relacionado con la transferencia
de calor y la electricidad en materiales conductores. A diferencia del efecto
Seebeck, que se utiliza para medir la temperatura, el efecto Peltier se utiliza para
generar o absorber calor cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de
un material conductor.
En una cruz térmica formada por la unión en su centro dedos metales distintos se
hace pasar una corriente en uno u otro sentido, con el interruptor K2 abierto.
Después de cada paso de corriente se abre K1 (desconectándose la pila) y se
cierra K2 leyendo en el galvanómetro la f.e.m. creada, que es proporcional a la
temperatura alcanzada por la cruz térmica en cada caso. Se observará que
restando el calentamiento óhmico, que es proporcional al cuadrado de la corriente,
queda un remanente de temperatura que en un sentido de circulación de la
corriente es positivo y negativo en el sentido contrario. El efecto depende de los
metales que forman la unión.
EFECTO THOMSON
El efecto Thomson puede detectarse en el siguiente circuito formado por una
barra metálica MN, con un termopar diferencial AB aislado y una bobina H para
calentamiento eléctrico centrada con relación a AB. En régimen, calentando con la
bobina H uno de los puntos, el B por ejemplo, se presentará una diferencia de
temperaturas con el A, lo que se acusará en el galvanómetro; si ahora se hace
pasar una corriente por la barra MN, se notará un aumento o disminución de la
temperatura diferencial con el efecto contrario si se invierte la corriente.
BIBLIOGRAFÍA
ASTM E230-17, "Standard Specification and Temperature-Electromotive Force (EMF) Tables for
Standardized Thermocouples," ASTM International, 2017.
Nemeth, B., & Deeds, M. (2008). "Thermocouples: Theory and Properties," Measurement Science
and Technology, 19(2), 025202.