Sensores de temperatura

¿Qué es un sensor de temperatura?
Un sensor de temperatura es un dispositivo que detecta la energía térmica en su entorno y convierte esa medición en una señal eléctrica, normalmente un cambio en el voltaje, la resistencia o la corriente que un circuito o controlador puede leer. Los sensores de temperatura se utilizan para monitorear desde las condiciones ambientales de la sala hasta el calor del proceso industrial, y la salida resultante puede utilizarse para monitorear en tiempo real, activar un calentador o sistema de refrigeración o introducir datos en un bucle de control más amplio. Dado que la temperatura afecta a casi todos los procesos físicos, estos sensores se encuentran en una enorme variedad de aplicaciones, desde termómetros de consumo y sistemas HVAC hasta motores de automóviles, dispositivos médicos y hornos industriales. Los elementos sensores suelen ir emparejados con una sonda, transmisor o circuito de acondicionamiento de señal que traduce el cambio físico bruto en una salida digital o analógica utilizable, y en muchos entornos industriales o remotos puede usarse un sensor inalámbrico de temperatura para transmitir lecturas sin el coste ni la sensibilidad a las vibraciones de largos tramos de cable.

Construcción y tipos
La construcción de un sensor de temperatura depende en gran medida de su tecnología de detección. Un termopar está formado por dos hilos metálicos de materiales distintos unidos en una unión de medición; la diferencia de temperatura entre dicha unión y una referencia "o una unión fría" genera una pequeña tensión, lo que hace que los termopares sean sencillos, resistentes y capaces de medir temperaturas extremas muy elevadas, aunque son comparativamente menos precisos y propensos a sufrir desviaciones con el paso del tiempo. Un detector de temperatura por resistencia (RTD) utiliza una bobina o una película delgada de metal puro, normalmente platino, cuya resistencia eléctrica varía de forma predecible en función de la temperatura; los RTD ofrecen una precisión y una estabilidad excelentes, pero responden con mayor lentitud y son más costosos que otros tipos de sensores. Los termistores son dispositivos semiconductores cerámicos cuya resistencia también varía con la temperatura, aunque de forma mucho más pronunciada en un rango de temperaturas más reducido. Existen en dos variantes: NTC (coeficiente de temperatura negativo), donde la resistencia disminuye a medida que sube la temperatura, y PTC (coeficiente de temperatura positivo), donde la resistencia aumenta con la temperatura; los tipos NTC son comunes para aplicaciones críticas de detección y calibración de propósito general, mientras que los tipos PTC se usan a menudo para protección contra sobrecorriente o autorregulación del calentador. Los sensores de estado sólido o basados en circuitos integran el elemento sensor directamente en un circuito, por lo que producen una salida digital o analógica limpia con una calibración externa mínima.

Elección entre distintos tipos
Cada tipo de sensor implica un equilibrio entre precisión, rango de temperatura, tiempo de respuesta, durabilidad y costo. Los termopares destacan en entornos con altas temperaturas y fuertes vibraciones, como hornos o motores, pero pierden algo de precisión y son propensos a la deriva de la señal, por lo que requieren una calibración periódica y una cuidadosa compensación de la unión fría. Los RTD se consideran, en general, la solución más precisa y estable para la medición de precisión y la fiabilidad a largo plazo, lo que los convierte en una opción muy recomendable para aplicaciones de laboratorio, farmacéuticas y de control de procesos, aunque su mayor coste y su respuesta más lenta pueden suponer factores limitantes. Los termistores ofrecen una excelente sensibilidad y bajo coste dentro de un rango de temperatura más estrecho, útiles cuando la resolución fina importa más que un rango de medición extremo. Al seleccionar una solución de detección, los ingenieros suelen valorar la precisión requerida, el rango de temperatura esperado (en Celsius o Fahrenheit), las condiciones ambientales, la vibración mecánica, el tiempo de respuesta y el formato de salida (voltaje analógico frente a señal digital) para adaptar el dispositivo, sonda o transmisor adecuado a la aplicación.