Cosa sono le termocoppie?
Una termocoppia è un sensore utilizzato per misurare la temperatura. E’ composto da due metalli diversi collegati tra di loro a un’estremità. Se la connessione e le estremità libere sono esposte a temperature differenti, sull’estremità aperta si può generare un potenziale elettrico (forza termoelettrica) dovuto all’effetto Seedbeck.
Dove si utilizzano?
Le termocoppie sono ampiamente utilizzate in tutti i settori, come automazione e controllo di un processo industriale, manutenzione predittiva, automotive, aerospaziale, militare, produzione di energia, produzione di metalli, scienze mediche e innumerevoli altri.
Quali vantaggi offrono?
Le termocoppie sono ampiamente utilizzate perché economiche, facilmente sostituibili, standardizzate e possono misurare un ampio intervallo di temperature: sono adatte alla misura della temperatura in un campo da 0° C a +1800° C. Si contraddistinguono per il tempo di risposta rapido e l’elevata resistenza alle vibrazioni.
Come funzionano?
Quando due fili composti da diversi metalli sono uniti alle due estremità e una viene riscaldata , vi è una corrente continua che scorre nel circuito termoelettrico. Se questo circuito è aperto al centro, la tensione a circuito aperto (la tensione Seebeck) è una funzione della temperatura per la giunzione e della composizione dei due metalli. Questo significa che quando la giunzione dei due metalli è riscaldata o raffreddata una tensione è prodotta in modo da essere correlata alla temperatura.
Tipologie di termocoppie
Elenchiamo di seguito le diverse tipologie di termocoppie disponibili sul mercato…
Termocoppia tipo K: che accoppia chromel e alumel, fornendo un ampio intervallo di misura da −200 °C a +1350 °C (−330 °F a +2460 °F)
Termocoppia tipo J
Termocoppia tipo T
Termocoppia tipo E
Termocoppia tipo R
Termocoppia tipo S
Termocoppia tipo B
Termocoppia tipo N
Termocoppia tipo C
Le termocoppie di tipo J, K, T ed E sono anche note come termocoppie in metallo base. Le termocoppie di tipo R, S e B sono note come termocoppie in metallo nobile, utilizzate in applicazioni ad alta temperatura.
Taratura delle termocoppie: 7 step da seguire
Ellab raccomanda di seguire la seguente procedura per tarare le termocoppie:
1-Collegare le termocoppie ai canali dell’apparato di misura a cui esse saranno collegate durante il ciclo di validazione. Ogni termocoppia deve essere chiaramente contrassegnata e deve essere fatta una registrazione del canale al quale ciascuna di esse è collegata.
2-Accendere il sistema di misura e lo strumento di misura del termometro a resistenza almeno 2 ore prima di effettuare qualsiasi misura. Se si deve utilizzare un sistema di taratura automatico insieme ad un “pozzetto” di riferimento termico, è opportuno accendere contemporaneamente anche questi. Se si deve usare un bagno d’olio termostatico, esso dovrebbe essere preparato almeno 1/2 ora prima di essere utilizzato. La maggior parte dei bagni d’olio termostatico richiedono da 15 a 20 minuti circa per stabilizzarsi. Poiché alcuni bagni d’olio, a causa di oli non adatti, potrebbero emettere piccole particelle che possono causare dei problemi in impianti di pulizia dell’aria, essi dovrebbero essere impiegati per il tempo più ridotto possibile.
3-Quando il sistema di misura si è stabilizzato, dovrebbe essere tarato secondo le procedure programmate per calcolare il valore medio di un gruppo di termocoppie e tale valore può essere utilizzato direttamente nella procedura di taratura.
4-Posizionare entrambi i campioni di trasferimento dei Termometri a Resistenza nel blocco termico (fornetto) di riferimento, oppure nel bagno d’olio, ed impostare la temperatura sul valore desiderato. Attendere la stabilità per almeno 10-15 minuti con un blocco di riferimento e circa 5 minuti per un bagno d’olio. Misurare la resistenza di ciascun Termometro a Resistenza e determinare per ognuno di essi la relativa temperatura dalle apposite tabelle di taratura o equazioni. I Termometri a Resistenza dovrebbero indicare la stessa temperatura con un errore di ±0.05°C se la temperatura è inferiore a 150°C e di ±0.1°C se la temperatura è compresa tra 150 e 300°C. Se ciò non succede, occorre usare un terzo Termometro a Resistenza per determinare quale degli altri Termometri a Resistenza è in errore, ed il Termometro a Resistenza difettoso dovrebbe essere rimosso dal Laboratorio o dal luogo di impiego e sottoposto ad una nuova taratura da un laboratorio di taratura accreditato. Una volta verificato il corretto funzionamento di entrambi i campioni di trasferimento, continuare a monitorare il riferimento di temperatura con uno dei campioni.
5-Posizionare le termocoppie nel riferimento di temperatura ed attendere almeno 10 minuti perché si stabilizzino. Questa parte della procedura può essere eseguita contemporaneamente al punto 4. Quando il punto 5 è completato e le termocoppie si sono stabilizzate alla temperatura prefissata, i relativi valori dovrebbero essere registrati per future correzioni. Se l’apparato di misura dà la possibilità di effettuare correzioni alla taratura nell’uscita indicata, dovrebbe essere effettuata la correzione al primo punto. In alcuni apparati ciò può essere fatto in automatico, premendo i tasti appropriati sul quadro dei comandi oppure tramite un apposito software.
6-Settare il riferimento di temperatura ad una nuova temperatura ed attendere un tempo sufficiente perché si stabilizzi alla nuova temperatura. Il tempo di stabilizzazione sarà di circa 10 min. se si usa un blocco di riferimento e di circa 5 min. in un bagno d’olio. Quando le temperature indicate sono divenute stabili, registrare la differenza di ciascuna di esse dalla temperatura indicata dal campione così da poter apportare future correzioni. Se il sistema di misura ha la possibilità di effettuare correzioni sulla taratura in accordo al valore indicato, dovrebbe essere effettuata la correzione in accordo al secondo punto.
7-Se è richiesto qualcosa di più di una taratura su due punti, ripetere le operazioni precedenti per ciascuna temperatura di taratura prevista.