Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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¿Qué es un RTD (detector de temperatura por resistencia)?
Un detector de temperatura de resistencia (también conocido como termómetro de resistencia o RTD ) es un dispositivo electrónico que se utiliza para determinar la temperatura midiendo la resistencia de un cable eléctrico. Este cable se conoce como sensor de temperatura. Si queremos medir la temperatura con alta precisión, un RTD es la solución ideal, ya que tiene buenas características lineales en un amplio rango de temperaturas. Otros dispositivos electrónicos comunes que se utilizan para medir la temperatura incluyen un termopar o un termistor .
La variación de la resistencia del metal con la variación de la temperatura se da como,
Donde, R t y R 0 son los valores de resistencia a las temperaturas t o C y t 0 o C. α y β son las constantes que dependen de los metales.
Esta expresión es para un amplio rango de temperatura. Para un rango pequeño de temperatura, la expresión puede ser,
En dispositivos RTD ; El cobre, el níquel y el platino son metales muy utilizados. Estos tres metales tienen diferentes variaciones de resistencia con respecto a las variaciones de temperatura. Eso se llama características de temperatura de resistencia.
El platino tiene un rango de temperatura de 650 o C, y luego el cobre y el níquel tienen 120 o C y 300 o C respectivamente. La figura 1 muestra la curva de características de resistencia-temperatura de los tres metales diferentes. Para el platino, su resistencia cambia en aproximadamente 0,4 ohmios por grado Celsius de temperatura.
La pureza del platino se comprueba midiendo R 100 / R 0 . Porque, cualesquiera que sean los materiales que realmente estemos usando para hacer el RTD, eso debería ser puro. Si no es puro, se desviará del gráfico convencional de temperatura de resistencia. Entonces, los valores de α y β cambiarán dependiendo de los metales.
Construcción de detector de temperatura por resistencia o RTD
La construcción es típicamente tal que el alambre se enrolla en una forma (en una bobina) en un marco transversal de mica con muescas para lograr un tamaño pequeño, mejorando la conductividad térmica para disminuir el tiempo de respuesta y se obtiene una alta tasa de transferencia de calor. En los RTD industriales, la bobina está protegida por una funda de acero inoxidable o un tubo protector.
De modo que, la tensión física es insignificante a medida que el cable se expande y aumenta la longitud del cable con el cambio de temperatura. Si la tensión en el cable aumenta, la tensión aumenta. Debido a eso, la resistencia del cable cambiará, lo cual no es deseable, por lo que no queremos cambiar la resistencia del cable por ningún otro cambio no deseado, excepto los cambios de temperatura.
Esto también es útil para el mantenimiento de RTD mientras la planta está en operación. La mica se coloca entre la vaina de acero y el cable de resistencia para un mejor aislamiento eléctrico. Debido a la menor tensión en el alambre de resistencia, debe enrollarse con cuidado sobre la hoja de mica. La figura 2 muestra la vista estructural de un detector de temperatura de resistencia industrial.
Acondicionamiento de señales de RTD
Podemos conseguir este RTD en el mercado. Pero debemos conocer el procedimiento, cómo usarlo y cómo hacer el circuito de acondicionamiento de señal. De modo que se puedan minimizar los errores del cable conductor y otros errores de calibración. En este RTD, el cambio en el valor de resistencia es muy pequeño con respecto a la temperatura.
Entonces, el valor de RTD se mide usando un circuito puente. Al suministrar la corriente eléctrica constante al circuito puente y medir la caída de voltaje resultante a través de la resistencia , se puede calcular la resistencia RTD. De ese modo, también se puede determinar la temperatura. Esta temperatura se determina convirtiendo el valor de resistencia RTD usando una expresión de calibración. Los diferentes módulos de RTD se muestran en las siguientes figuras.
En el puente RTD de dos cables, el cable falso está ausente. La salida tomada de los dos extremos restantes como se muestra en la fig.3. Pero es muy importante considerar las resistencias de los cables de extensión, porque la impedancia de los cables de extensión puede afectar la lectura de temperatura. Este efecto se minimiza en el circuito de puente RTD de tres cables conectando un cable falso C.
Si los cables A y B coinciden correctamente en términos de longitud y área de sección transversal, entonces sus efectos de impedancia se cancelarán porque cada cable está en posición opuesta. De modo que, el cable falso C actúa como un cable sensor para medir la caída de voltaje a través de la resistencia RTD y no transporta corriente. En estos circuitos, el voltaje de salida es directamente proporcional a la temperatura. Entonces, necesitamos una ecuación de calibración para encontrar la temperatura.
Expresiones para un circuito RTD de tres cables
Si conocemos los valores de V S y V O , podemos encontrar R g y luego podemos encontrar el valor de temperatura usando la ecuación de calibración. Ahora, suponga que R 1 = R 2 : 
Si R 3 = R g ; entonces V O = 0 y el puente está equilibrado. Esto se puede hacer manualmente, pero si no queremos hacer un cálculo manual, simplemente podemos resolver la ecuación 3 para obtener la expresión de R g . 
Esta expresión asume, cuando la resistencia del conductor R L = 0. Suponga que, si R L está presente en una situación, entonces la expresión de R g se convierte en,
Entonces, hay un error en el valor de la resistencia RTD debido a la resistencia R L. Es por eso que necesitamos compensar la resistencia R L como ya discutimos conectando una línea ficticia ‘C’ como se muestra en la figura 4.
Presentación de video sobre el detector de temperatura por resistencia o RTD
Limitaciones de RTD
En la resistencia RTD, habrá una disipación de potencia I 2 R por parte del propio dispositivo que provoca un ligero efecto de calentamiento. Esto se denomina autocalentamiento en RTD. Esto también puede provocar una lectura errónea. Por lo tanto, la corriente eléctrica a través de la resistencia RTD debe mantenerse lo suficientemente baja y constante para evitar el autocalentamiento.
