RTD 
 sensores de temperatura 

Los sensores RTD operan basándose en una relación predecible entre la temperatura y la resistencia (R/T). Esta resistencia aumenta con la temperatura, y la variación es medible con precisión.

Los elementos de platino son los más comúnmente utilizados debido a su estabilidad térmica y amplio rango de medición. El cobre, aunque muy lineal, está limitado a 150°C debido a la oxidación. El níquel se vuelve no lineal más allá de 300°C.

El coeficiente de temperatura de resistencia, anotado como α, expresa esta variación. Para los RTDs industriales, el estándar más común es α = 0.00385 Ω/(Ω·°C). Este valor puede variar ligeramente dependiendo de la pureza del platino utilizado.

Para asegurar la precisión de un sensor RTD a lo largo de su rango de operación, debe calibrarse a varias temperaturas, no solo a 0°C y 100°C. Esto verifica la fiabilidad de su curva de resistencia/temperatura (R/T) en condiciones reales.

• Los dos métodos principales son: El método de punto fijo, utilizado en laboratorios, se basa en temperaturas de referencia muy estables (punto de congelación, punto triple…) de sustancias puras como agua, zinc o estaño. Ofrece una precisión de hasta ±0.001°C.
• El método de comparación, más común en la industria, utiliza un baño de hielo como estándar secundario (±0.005°C). Es simple, económico y permite calibrar múltiples sondas simultáneamente.

Existen varios tipos de elementos RTD, cada uno con características específicas dependiendo del uso, rango de temperatura o precisión esperada:

• Elementos de película delgada:una delgada capa de platino depositada sobre un sustrato cerámico. Compactos y económicos, pero menos estables a largo plazo. Temperatura máxima: ~600°C con encapsulación.
• Elementos de alambre enrollado:alambre de platino enrollado en un núcleo aislante. Muy precisos pero sensibles a tensiones mecánicas.
• Elementos enrollados:una evolución de los elementos de alambre enrollado, diseñados para permitir que el alambre sensor se expanda libremente en un mandril cerámico. Muy estables y robustos hasta 850°C.
• Elementos sin tensión:utilizados en laboratorios (SPRT), ofrecen una precisión extrema pero son frágiles. Funcionan hasta 960°C.
• Elementos de carbono:para temperaturas extremadamente bajas (-173°C a -273°C). Económicos y reproducibles, pero raramente utilizados en la industria.

La norma IEC 60751:2008 especifica las tolerancias y características de los RTD, particularmente Pt100 y Pt1000, de acuerdo con su resistencia nominal a 0°C.

Se utiliza comúnmente con SPRTs secundarios y RTDs industriales. Los termómetros que se están calibrando se comparan con termómetros calibrados utilizando un baño con temperatura uniformemente estable. A diferencia de las calibraciones de punto fijo, se pueden hacer comparaciones a cualquier temperatura entre -100°C y 500°C. Este método puede ser más rentable, ya que múltiples sensores pueden calibrarse simultáneamente con equipos automatizados. Estos baños eléctricamente calentados y bien agitados utilizan aceites de silicona y sales fundidas como medios para diferentes temperaturas de calibración.

Un detector de temperatura de resistencia (RTD) mide la temperatura detectando el cambio en la resistencia eléctrica de un metal (a menudo platino) en respuesta a la temperatura. A diferencia de los termopares, requiere una fuente de alimentación externa.

El cambio de resistencia sigue una relación casi lineal, modelada por la ecuación de Callendar–Van Dusen. Para mantenerse estable y preciso, el cable sensor (a menudo de platino) debe estar protegido de la contaminación y la deformación mecánica.

• Los sensores están diseñados generalmente para tener 100 Ω a 0°C.
• Se utilizan dos estándares: el coeficiente de 0.00385/°C (estándar europeo IEC 60751) y 0.00392/°C (estándar americano).
• Los errores relacionados con los cables de conexión se corrigen utilizando configuraciones de 3 o 4 hilos; la versión de 3 hilos es la más común en la industria, mientras que la versión de 4 hilos se utiliza para mediciones de alta precisión.

Ventajas:

• Alta precisión: Ideal para mediciones de temperatura exigentes. - Bajo desplazamiento: los RTDs mantienen la fiabilidad a lo largo del tiempo.
• Amplio rango de operación: Utilizable entre -200°C y +600°C (o más con versiones especiales).
• Buena estabilidad: Reproducibilidad de medición a largo plazo.

Limitaciones :

• Temperaturas extremas: Menos adecuado más allá de 660°C debido a riesgos de contaminación por platino. Ineficaz por debajo de -270°C.
• Tiempo de respuesta más lento: En comparación con termopares.
• Menos sensible que termistorespara pequeñas variaciones de temperatura.

Un detector de temperatura de resistencia (RTD) típicamente consiste en :

• Un elemento sensor(a menudo de platino),
• Conductores aislados, hechos dePVC, PTFE, o siliconapara temperaturas < 250°C, yfibra de vidrio o cerámicamás allá de eso.
• Una funda protectora, a menudo de aleación metálica, que protege contra daños químicos o mecánicos y también sirve como punto de montaje.

El diseño de esta funda es crucial para garantizar la durabilidad del sensor en entornos industriales.

Los sensores RTD se clasifican en tres categorías principales según su precisión y uso :

• SPRT (Termómetro de Resistencia de Platino Estándar): Utilizados en laboratorios, ofrecen la mayor precisión (±0.001°C) en un rango de -200°C a 1000°C. Hechos de platino puro y materiales de alta calidad (cuarzo, sílice), son caros y frágiles.

• SPRT Secundario: También diseñados para laboratorios, pero con materiales más accesibles (menos platino puro, aislantes de cerámica). Menos precisos (±0.03°C) y limitados a un máximo de 500°C, pero más asequibles.

• PRT Industrial: Diseñados para entornos exigentes. Robustos, utilizan elementos de película delgada o alambre enrollado con fundas de acero inoxidable. Menos precisos que las versiones de laboratorio, pero bien adaptados para aplicaciones industriales.

Los sensores RTD se clasifican en tres categorías principales según su precisión y uso :

• 1. Configuración de 2 hilos

Simple y económica, pero no muy precisa; la resistencia de los cables distorsiona la medición.

➡️ Mejor para aplicaciones donde la precisión no es crítica.

• 2. Configuración de 3 hilos

El mejor compromiso entre costo y precisión.

➡️ Compensa la resistencia del cable, ampliamente utilizado en la industria.

• 3. Configuración de 4 hilos

La más precisa. Elimina completamente la influencia del cable y reduce los errores debidos a efectos termoeléctricos.

➡️ Utilizada en aplicaciones metrológicas o altamente sensibles.