Rockwell Automation Allen-Bradley 1769-IT6 Manual Del Usuario página 125

Descripción de termopares Apéndice C
Una investigación [27] ha demostrado que los termopares tipo S se pueden
utilizar desde -50 °C (-58 °F) hasta la temperatura del punto de fusión del
platino. Pueden utilizarse intermitentemente a temperaturas de hasta el
punto de fusión del platino y continuamente hasta aproximadamente
1300 °C (2372 °F) con solo unos pequeños cambios en sus calibraciones. La
vida útil final de los termopares cuando se utilizan a temperaturas tan altas
está determinada principalmente por los problemas físicos de difusión de
impurezas y crecimiento de grano, que ocasionan un fallo mecánico.
El termopar es más confiable cuando se utiliza en una atmósfera oxidante
limpia (aire), pero también se puede utilizar en atmósferas gaseosas inertes o
al vacío durante breves períodos de tiempo. No obstante, los termopares tipo
B en general son más adecuados para tales aplicaciones a temperaturas
superiores a 1200 °C (2192 °F). Los termopares tipo S no deben utilizarse en
atmósferas reductoras, ni en aquellas que contengan vapores metálicos (como
de plomo o cinc), vapores no metálicos (como arsénico, fósforo o azufre) ni
óxidos de fácil reducción, a menos que se protejan adecuadamente con tubos
de protección. Además, tampoco deben insertarse nunca directamente en un
tubo de protección metálico para ser usados a altas temperaturas. La
estabilidad de los termopares tipo S a altas temperaturas (>1200 °C (>2192
°F) depende principalmente de la calidad de los materiales utilizados para la
protección y el aislamiento, y ha sido estudiada por Walker et al. [25,26] y
Bentley [29]. La alúmina de alta pureza con bajo contenido de hierro parece
ser el material más adecuado para el aislamiento, la protección y el soporte
mecánico de los cables de termopar.
Ambos elementos térmicos de los termopares tipo S son sensibles a la
contaminación por impurezas. De hecho, los termopares tipo R se
desarrollaron básicamente a consecuencia de los efectos de la contaminación
por hierro sobre algunos cables británicos de platino y 10% de rodio. Los
efectos de diversas impurezas sobre los voltajes termoeléctricos de los
materiales de termopares basados en el platino han sido descritos por Rhys y
Taimsalu [35], Cochrane [36] y Aliotta [37]. La contaminación por
impurezas normalmente ocasiona cambios negativos [25,26,29] en el voltaje
termoeléctrico del termopar al paso del tiempo, hasta un punto que depende
del tipo y de la cantidad del contaminante químico. Se ha demostrado que
tales cambios se deben principalmente al elemento térmico de platino
[25,26,29]. La volatilización del rodio del elemento térmico positivo por el
transporte de vapor de rodio desde el elemento térmico positivo hasta el
elemento térmico negativo de platino puro también causa derivas negativas
en el voltaje termoeléctrico. Bentley [29] demostró que el transporte de vapor
de rodio puede eliminarse prácticamente a 1700 °C (3092 °F) utilizando un
solo tramo de tubo de doble orificio para aislar los elementos térmicos, y que
la contaminación del termopar ocasionada por las impurezas transferidas
desde el aislamiento de alúmina puede reducirse mediante el tratamiento
térmico del aislamiento antes de su uso.
McLaren y Murdock [30-33] y Bentley y Jones [34] estudiaron rigurosamente el
comportamiento de los termopares tipo S en el rango 0...1100 °C (32...2012 °F).
Observaron que los efectos térmicamente reversibles, como los defectos de
punto fundido, las tensiones mecánicas y la oxidación preferencial del rodio del
elemento térmico tipo SP, causan falta de homogeneidad química y física en el
termopar y, por tanto, limitan su precisión en este rango. También resaltaron la
importancia de las técnicas de recocido.
Publicación de Rockwell Automation 1769-UM004B-ES-P - Marzo 2010 125