Sensores de temperatura para calefacción: finalidad, tipos, instrucciones de instalación.

Al operar dispositivos de calefacción, es necesario controlar el grado de calentamiento del refrigerante, así como el aire de la habitación.Los sensores de temperatura para calefacción ayudan a capturar y transmitir información, cuya información se puede leer visualmente o enviar inmediatamente al controlador.

Le sugerimos que comprenda cómo funcionan los sensores de temperatura, qué tipos de dispositivos de monitoreo existen y qué parámetros se deben tener en cuenta al elegir un dispositivo. Además, hemos preparado instrucciones paso a paso que le ayudarán a instalar usted mismo un sensor de temperatura en un radiador de calefacción.

Principio de funcionamiento de un sensor térmico.

Puede controlar el sistema de calefacción utilizando una variedad de métodos, que incluyen:

• dispositivos automáticos para el suministro oportuno de energía;
• bloques de vigilancia de seguridad;
• unidades de mezcla.

Para el correcto funcionamiento de todos estos grupos se requieren sensores de temperatura que proporcionen señales sobre el funcionamiento de los dispositivos. La observación de las lecturas de estos dispositivos nos permite identificar oportunamente fallas en el sistema y tomar medidas correctivas.

Existen muchos tipos de dispositivos que se utilizan para tomar la fiebre. Pueden sumergirse en refrigerantes, usarse en interiores o ubicarse al aire libre.

Un sensor de temperatura se puede utilizar como un dispositivo independiente, por ejemplo, para controlar la temperatura de una habitación, o ser parte integral de un dispositivo complejo, por ejemplo, una caldera de calefacción.

La base de estos dispositivos utilizados en el control automatizado es el principio de convertir los indicadores de temperatura en una señal eléctrica. Gracias a esto, los resultados de las mediciones se pueden transmitir rápidamente a través de la red en forma de código digital, lo que garantiza una alta velocidad, sensibilidad y precisión de la medición.

Al mismo tiempo, varios dispositivos para medir la etapa de calentamiento pueden tener características de diseño que afectan una serie de parámetros: operación en un entorno determinado, método de transmisión, método de visualización y otros.

Tipos de dispositivos para tomar temperatura

Los dispositivos térmicos se pueden clasificar según una serie de criterios importantes, incluido el método de transmisión de información, la ubicación y las condiciones de instalación, así como el algoritmo para tomar lecturas.

Por método de transferencia de información.

Según el método de transmisión de información utilizado, los sensores se dividen en dos grandes categorías:

• dispositivos cableados;
• sensores inalámbricos.

Inicialmente, todos estos dispositivos estaban equipados con cables a través de los cuales los sensores térmicos se comunicaban con la unidad de control y le transmitían información. Aunque estos dispositivos han reemplazado ahora a sus homólogos inalámbricos, todavía se utilizan a menudo en circuitos simples.

Además, los sensores cableados tienen un funcionamiento más preciso y fiable.

Para garantizar el funcionamiento constante de un sensor cableado utilizado en un dispositivo compuesto, es recomendable combinarlo con equipos fabricados por el mismo fabricante.

Actualmente, se han generalizado los dispositivos inalámbricos, que con mayor frecuencia transmiten información mediante un transmisor y receptor de ondas de radio. Estos dispositivos se pueden instalar en casi cualquier lugar, incluida una habitación separada o al aire libre.

Las características importantes de tales sensores de temperatura son:

• presencia de batería;
• error de medidas;
• rango de transmisión de señal.

Los dispositivos inalámbricos/con cable pueden sustituirse completamente entre sí, pero existen algunas peculiaridades en su funcionamiento.

Por ubicación y método de colocación.

Según la ubicación de montaje, dichos dispositivos se dividen en los siguientes tipos:

• gastos generales conectados al circuito de calefacción;
• sumergible, en contacto con el refrigerante;
• interior, ubicado dentro de un espacio residencial u oficina;
• externos, que se encuentran en el exterior.

Algunas unidades pueden utilizar varios tipos de sensores simultáneamente para controlar la temperatura.

Según el mecanismo de toma de lecturas.

Según el método de visualización de información, los dispositivos pueden ser:

• bimetálico;
• alcohol.

La primera opción implica el uso de dos placas de diferentes metales, así como un comparador. A medida que aumenta la temperatura, uno de los elementos se deforma, creando presión sobre la flecha. Las lecturas de estos dispositivos se caracterizan por una buena precisión, pero su gran desventaja es su inercia.

Los termostatos bimetálicos y de alcohol suelen instalarse en equipos de calefacción, como calderas. Le permiten controlar el calor, cuyo exceso puede tener consecuencias fatales.

Los sensores cuyo funcionamiento se basa en el consumo de alcohol están casi completamente exentos de este inconveniente. En este caso, se vierte una solución que contiene alcohol en un matraz herméticamente cerrado, que se expande cuando se calienta. El diseño es bastante elemental, confiable, pero no muy conveniente para las observaciones.

Varios tipos de sensores de temperatura.

Para tomar lecturas de temperatura se utilizan dispositivos con diferentes principios de funcionamiento. Los dispositivos más populares incluyen los dispositivos que se enumeran a continuación.

Termopares: lectura precisa, difícil de interpretar

Un dispositivo de este tipo consta de dos cables soldados entre sí, hechos de diferentes metales. La diferencia de temperatura que se produce entre los extremos frío y caliente sirve como fuente de corriente eléctrica de 40-60 μV (el indicador depende del material del termopar).

Para la fabricación de termopares se utilizan con mayor frecuencia las siguientes combinaciones de metales y aleaciones: cromo-aluminio, hierro-costantán, hierro-níquel, níquel-cromo y otros.

El termopar se considera un sensor de temperatura de alta precisión, pero es bastante difícil obtener lecturas precisas de él. Para hacer esto, necesita averiguar la fuerza electromotriz (EMF) utilizando la diferencia de temperatura del dispositivo.

Para que el resultado sea correcto, es importante compensar la temperatura de la unión fría, utilizando, por ejemplo, un método hardware en el que se coloca un segundo termopar en un ambiente de temperatura previamente conocida.

El método de compensación del software implica colocar otro sensor de temperatura en la isocámara junto con las uniones frías, lo que permite controlar la temperatura con una precisión determinada.

El proceso de obtención de datos de un termopar plantea ciertas dificultades debido a su no linealidad. Para garantizar la exactitud de las lecturas, GOST R 8.585-2001 introduce coeficientes polinomiales que le permiten convertir EMF en temperatura, así como realizar operaciones inversas.

Otro problema es que las lecturas se toman en microvoltios, que no se pueden convertir utilizando instrumentos digitales ampliamente disponibles.Para utilizar un termopar en los diseños, es necesario proporcionar convertidores precisos de varios dígitos con un nivel de ruido mínimo.

Termistores: fácil y sencillo

Es mucho más fácil medir la temperatura utilizando termistores, que se basan en el principio de dependencia de la resistencia de los materiales de la temperatura ambiente. Estos dispositivos, por ejemplo hechos de platino, tienen ventajas tan importantes como una alta precisión y linealidad.

El principal problema de estos sensores de temperatura puede considerarse el coeficiente de resistencia a la temperatura extremadamente bajo, pero aún es más fácil medirlo con precisión que detectar valores de bajo voltaje de los termopares.

Una característica importante de una resistencia es su resistencia base a una determinada temperatura. Según GOST 21342.7-76, este indicador se mide a 0°C. En este caso, se recomienda utilizar varios valores de resistencia (Ohmios), así como T_Kansas – coeficiente de temperatura.

indicador T_Kansas calculado por la fórmula:

t_Kansas = (R_mi –R_0c)/(T_mi –T_0c) *1/R_0c,

Dónde:

• R_mi – resistencia a la temperatura actual;
• R_0c – resistencia a 0°C;
• t_mi - temperatura actual;
• t_0c – 0°C.

GOST también proporciona coeficientes de temperatura proporcionados para varios dispositivos de medición hechos de cobre, níquel, platino y también indica coeficientes polinomiales utilizados para calcular la temperatura en función de los valores de resistencia actuales.

Los sensores termistores se utilizan ampliamente en las industrias de la electrónica y la ingeniería mecánica debido a su precisión, sensibilidad y facilidad de operación.

Puede medir la resistencia conectando el dispositivo a un circuito fuente de corriente y midiendo el voltaje diferencial. Puede monitorear los indicadores utilizando circuitos integrados, cuya salida analógica es igual al voltaje de suministro.

Los sensores térmicos con dichos dispositivos se pueden conectar de forma segura a un convertidor analógico-digital, digitalizándolo con un ADC de ocho o diez bits.

Sensor digital para mediciones simultáneas

Los sensores de temperatura digitales también se utilizan ampliamente, por ejemplo, el modelo DS18B20, que funciona mediante un microcircuito con tres salidas. Gracias a este dispositivo es posible tomar lecturas de temperatura simultáneamente desde varios sensores que funcionan en paralelo, con un error de tan solo 0,5°C.

Un modelo popular es el sensor combinado de temperatura y humedad SHT1, que permite medir el calor con una precisión de +2° y la humedad con una precisión de +5. Sin embargo, el propio fabricante afirma que existen dispositivos más precisos y económicos.

Entre otras ventajas de este dispositivo se puede destacar también una amplia gama de temperaturas de funcionamiento (-55+125°C). El principal inconveniente es el funcionamiento lento: para realizar los cálculos más precisos, el dispositivo requiere al menos 750 ms.

Irómetros sin contacto (cámaras termográficas)

La acción de estos sensores sin contacto se basa en detectar la radiación térmica que emana de los cuerpos. Para caracterizar este fenómeno, se utiliza la cantidad de energía liberada por unidad de tiempo desde una superficie unitaria, que cae en un rango de longitud de onda unitaria.

Un criterio similar que refleja la intensidad de la radiación monocromática se llama luminosidad espectral.

Existen los siguientes tipos de pirómetros:

• radiación;
• brillo (óptico);
• color.

Radiación pirómetros permiten realizar mediciones dentro del rango de 20-25000°C, sin embargo, para determinar la temperatura, es importante tener en cuenta el coeficiente de incompletitud de la radiación, cuyo valor efectivo depende del estado físico del cuerpo, su composición química composición y otros factores.

El principal elemento operativo del sensor de radiación es un telescopio, dentro del cual se encuentra una batería que consta de un circuito en serie de termopares. Los extremos de trabajo de estos dispositivos están ubicados en un pétalo recubierto de platino (+)

Pirómetros de brillo (ópticos) Diseñado para medir temperaturas de 500-4000°C. Proporcionan una alta precisión de medición, pero pueden distorsionar las lecturas debido a la posible absorción de radiación de los cuerpos por el medio intermedio a través del cual se realizan las observaciones.

Pirómetros de colores, cuya acción se basa en la determinación de la intensidad de la radiación en dos longitudes de onda, preferiblemente en la parte roja o azul del espectro, se utilizan para mediciones en el rango de 800 a 0 °C.

Su principal ventaja es que la radiación incompleta no afecta los errores de medición. Además, los indicadores no dependen de la distancia al objeto.

Convertidores de temperatura de cuarzo (piezoeléctricos)

Para tomar lecturas de temperatura dentro del rango de -80 +250°C, se pueden utilizar transductores de cuarzo (elementos piezoeléctricos), cuyo principio de funcionamiento se basa en la dependencia de la frecuencia del cuarzo con el calentamiento. En este caso, la función del transductor está influenciada por la ubicación del corte a lo largo de los ejes del cristal.

Los dispositivos piezoeléctricos (cuarzo) se utilizan con mayor frecuencia en trabajos de investigación, ya que dichos dispositivos se caracterizan por un rango de medición extendido, confiabilidad y alta precisión.

Los sensores piezoeléctricos se distinguen por su fina sensibilidad, alta resolución y pueden funcionar de forma fiable durante un largo período de tiempo. Estos dispositivos se utilizan ampliamente en la fabricación de termómetros digitales y se consideran uno de los dispositivos más prometedores para las tecnologías futuras.

Sensores de temperatura de ruido (acústicos)

El funcionamiento de dichos dispositivos se garantiza eliminando la diferencia de potencial acústico en función de la temperatura de la resistencia.

Los métodos acústicos permiten tomar lecturas de temperatura en espacios cerrados y ambientes donde no es posible la medición directa. Dispositivos similares han encontrado aplicación en medicina, investigación submarina y también en la industria.

El método de medición con este tipo de sensores es bastante sencillo: es necesario comparar el ruido producido por dos elementos similares, uno de los cuales está a una temperatura previamente conocida y el segundo a una temperatura determinada.

Los sensores acústicos de temperatura son adecuados para medir el rango -270 - +1100°C. Al mismo tiempo, la dificultad del proceso radica en el nivel de ruido demasiado bajo: los sonidos producidos por el amplificador a veces lo ahogan.

Sensores de temperatura NQR

La esencia del funcionamiento de los termómetros de resonancia de cuadrupolo nuclear es la acción del gradiente de campo, que está formado por las redes cristalinas y el momento nuclear, un indicador causado por la desviación de la carga de la simetría de la esfera.

Como resultado de este fenómeno, se produce una procesión de núcleos: su frecuencia depende del gradiente del campo reticular.El valor de este indicador también está influenciado por la temperatura: su aumento provoca una caída en la frecuencia NQR.

El elemento principal de tales sensores es una ampolla con una sustancia que se coloca en un devanado de inductancia conectado al circuito del generador.

La ventaja de los dispositivos es la duración ilimitada de las mediciones, la confiabilidad y el funcionamiento estable. La desventaja es la no linealidad de las mediciones, lo que requiere el uso de una función de conversión.

Dispositivos semiconductores

Categoría de dispositivos que funcionan en función de cambios en las características de una unión p-n causados ​​por la exposición a temperaturas. El voltaje a través del transistor siempre es proporcional al efecto de la temperatura, lo que hace que este factor sea fácil de calcular.

Las ventajas de estos dispositivos son la alta precisión de los datos, el bajo costo y las características lineales en todo el rango de medición. Es conveniente montar estos dispositivos directamente sobre un sustrato semiconductor, lo que los hace excelentes para la microelectrónica.

Transductores volumétricos para lecturas de temperatura.

Dichos dispositivos se basan en el conocido principio de expansión y contracción de sustancias que se observa durante el calentamiento o enfriamiento. Estos sensores son bastante prácticos. Se pueden utilizar para determinar temperaturas dentro del rango -60 - +400°C.

Para permitir el control visual de la temperatura, la mayoría de los sensores de temperatura ubicados en las habitaciones están equipados con pantallas que muestran los valores actuales.

Es importante recordar que las mediciones de líquidos con estos dispositivos están limitadas por sus temperaturas de ebullición y congelación, y las mediciones de gases, por su transición al estado líquido.El error de medición causado por las influencias ambientales en estos dispositivos es bastante pequeño: varía entre el 1 y el 5%.

Selección de sensores de temperatura.

Al elegir dichos dispositivos, se tienen en cuenta factores como:

• rango de temperatura en el que se toman las mediciones;
• la necesidad y posibilidad de sumergir el sensor en un objeto o entorno;
• condiciones de medición: para tomar lecturas en un ambiente agresivo, es mejor preferir una versión sin contacto o un modelo colocado en una carcasa resistente a la corrosión;
• la vida útil del dispositivo antes de la calibración o el reemplazo; algunos tipos de dispositivos (por ejemplo, termistores) fallan rápidamente;
• datos técnicos: resolución, voltaje, velocidad de la señal, error;
• valor de la señal de salida.

En algunos casos, el material del cuerpo del dispositivo también es importante, y cuando se utiliza en interiores, las dimensiones y el diseño también son importantes.

Recomendaciones de instalación por parte de usted mismo

Estos dispositivos se utilizan ampliamente para diversos fines: están equipados con radiadores, calderas de calefacción y otros electrodomésticos.

Antes de comenzar la instalación, debe leer atentamente las instrucciones: en ellas se indican no solo las características de instalación (por ejemplo, las dimensiones para la conexión a la tubería), sino también las reglas de funcionamiento, así como los límites de temperatura para los cuales es adecuado el dispositivo de medición.

También es necesario tener en cuenta el tamaño del manguito, que puede variar entre 120-160 mm.

Consideremos los dos casos más comunes de instalación de un sensor de temperatura.

Conexión del dispositivo a un radiador

No es necesario equipar todos los dispositivos de calefacción con un termostato. Según la normativa, Los sensores están instalados en la batería., si su potencia total supera el 50% del calor generado por sistemas similares.Si hay dos calentadores en la habitación, entonces el termostato se instala solo en uno, que tiene una potencia nominal más alta.

El sensor de temperatura es un componente obligatorio de los controladores de temperatura que le permiten reducir o aumentar la calefacción de radiadores, pisos con calefacción y otros dispositivos de calefacción.

La válvula del dispositivo se instala en la tubería de suministro en el punto donde el radiador está conectado a la red de calefacción. Si es imposible insertarlo en una cadena existente, se debe desmantelar la línea de suministro, lo que puede causar algunas dificultades.

Para llevar a cabo esta manipulación, es necesario utilizar una herramienta para cortar tuberías, mientras que la instalación del cabezal térmico se puede realizar fácilmente sin equipo especial. Una vez montado el sensor, basta con alinear las marcas hechas en el cuerpo y el dispositivo, después de lo cual se fija el cabezal con una suave presión manual.

Instalación del sensor de temperatura del aire.

Dicho dispositivo se instala en la sala de estar más fría y sin corrientes de aire (en el pasillo, la cocina o la sala de calderas su instalación no es deseable, ya que puede causar interrupciones en el funcionamiento del sistema).

Al elegir una ubicación, debe asegurarse de que el dispositivo no esté expuesto a la luz solar y que no haya dispositivos de calefacción (calentadores, radiadores, tuberías) cerca.

Para un sistema de calefacción convencional basta con un termostato, mientras que con un circuito colector es recomendable utilizar varios sensores, cuyo número coincide con el número de habitaciones. Esto te permitirá regular individualmente la temperatura en espacios separados.

La conexión del dispositivo se realiza según las instrucciones contenidas en la ficha técnica, mediante los terminales o cable incluidos en el kit.

Si necesita controlar su temperatura sensor de temperatura en el "suelo cálido" se puede ubicar profundamente en la solera de concreto. En este caso, para protección, puede utilizar un tubo corrugado con un extremo cerrado y una curva inclinada.

Esta última característica permite, si es necesario, retirar el dispositivo averiado y sustituirlo por uno nuevo.

La instalación del dispositivo se realiza de la siguiente manera:

1. Se hace un hueco en la pared para montar un accesorio.
2. Se retira la parte frontal del sensor de temperatura, después de lo cual se instala el dispositivo en el área preparada.
3. A continuación, el cable calefactor se conecta a los contactos, mientras que los terminales se conectan a los sensores.

La etapa final es conectar el cable de alimentación e instalar el panel frontal en su lugar.

El diagrama de conexión del termostato para una caldera de calefacción se describe en detalle en Este artículo.

Si el dispositivo, cuya funcionalidad requiere la conexión interna de sensores, tiene un diseño complejo, es mejor contactar a especialistas.

Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.

El siguiente video describe en detalle cómo instalar dispositivos térmicos en una caldera de calefacción:

¿Es diferente la instalación de sensores en las tuberías de ida y retorno?

Los sensores de temperatura se utilizan ampliamente tanto en diversas industrias como para fines domésticos. Una gran variedad de dispositivos similares, que se basan en diferentes principios operativos, le permite elegir la mejor opción para resolver un problema en particular.

En casas y apartamentos, estos dispositivos se utilizan con mayor frecuencia para mantener una temperatura confortable en las instalaciones, así como para regular los sistemas de calefacción: radiadores y pisos con calefacción.

¿Tiene algo que agregar o tiene preguntas sobre cómo elegir e instalar un sensor de temperatura? Puede dejar comentarios sobre la publicación, participar en debates y compartir su propia experiencia en el uso de dichos dispositivos. El formulario de contacto se encuentra en el bloque inferior.