Feedback hidraulica.

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En distancias largas, la resistencia del cable conductor puede ser de varios ohmios y originar con ello un falseamiento importante del valor de medición. Para evitar este error se compensa la resistencia de la línea de forma eléctrica: la electrónica del aparato está diseñada de tal forma, que, se parte de una resistencia de línea de 10W. Al conectar la termo resistencia se conmuta una resistencia de compensación en una de las líneas de medición y se reemplaza de momento el sensor con una resistencia de 100,00W. Seguidamente se varía la resistencia de compensación hasta que el aparato indique 0°C. Esta técnica de dos hilos está en clara regresión por el trabajo de compensación comparativamente costoso que supone y por no captar la influencia de la temperatura sobre la línea de medición.

Conexión de tres hilos

El modo de conexión de 3 hilos es el más común y resuelve bastante bien el problema de error generado por los cables. El único requisito es que los tres cables tengan la misma resistencia eléctrica pues el sistema de medición se basa (casi siempre) en el "puente de Wheatstone". Por supuesto el lector de temperatura debe ser para este tipo de conexión.

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Las influencias de las resistencias de los cables conductores y sus oscilaciones dependientes de la temperatura se minimizan con la conexión de tres hilos: una línea adicional conduce a un contacto de la termo resistencia. Se crean así dos circuitos de medición, de los cuales uno se utiliza como referencia. Mediante la conexión de tres hilos, la resistencia de línea se deja compensar tanto en su modulo como en su dependencia de la temperatura. Condición previa es que en los tres hilos se den características idénticas y las mismas temperaturas. Como esto sucede en la mayoría de los casos con bastante exactitud, la técnica de conexión de tres hilos es hoy por hoy la más extendida. No es necesario una compensación de líneas.

Conexión de cuatro hilos:

La técnica de conexión de cuatro hilos ofrece la conexión óptima para termoresistencias. El resultado de la medición no se ve perjudicado ni por las resistencias de las líneas ni por sus oscilaciones en dependencia de la temperatura. No es necesaria una compensación de línea. A través de las líneas de alimentación se le suministra al termómetro la corriente de medición. La caída de tensión en el sensor de temperatura se toma en las líneas de medición.

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El método de 4 hilos es el más preciso de todos, los 4 cables pueden ser distintos (distinta resistencia) pero el instrumento lector es más costoso. Por los cables 1 y 4 se hace circular una corriente I conocida a través de R(t) provocando una diferencia de potencial V en los extremos de R(t). Los cables 2 y 4 están conectados a la entrada de un voltímetro de alta impedancia luego por estos cables no circula corriente y por lo tanto la caída de potencial en los cables Rc2 y Rc3 será cero (dV=Ic*Rc=0*Rc=0) y el voltímetro medirá exactamente el voltaje V en los extremos del elemento R(t).Finalmente el instrumento obtiene R(t) al dividir V medido entre la corriente I conocida.

Autocalentamiento y corriente de excitación:

Cualquiera que sea el método de conexión, se debe hacer pasar una cierta corriente I por el elemento sensor de modo de poder medir su resistencia. Esta corriente I llamada "corriente de excitación" la suministra el instrumento lector y es del orden de 0.1 mA a 2 mA dependiendo del modelo y marca del equipo. Un problema que puede ocurrir es que la "corriente de excitación" genere por efecto Joule (P=I*I*R) un calentamiento del elemento sensor aumentando su temperatura y produciendo así un error en la lectura. Este problema es más pronunciado mientras más pequeña sea la Pt100 (menor capacidad de disipación del calor generado) y a la vez mientras se esté midiendo en un medio menos conductor de calor. Por ejemplo es mayor cuando se mide temperatura en el aire que cuando se la mide en el agua. Valores típicos del error producido en un Pt100 son del orden de 0.5°C por mili wat generado cuando la Pt100 está en aire sin circular y 0.05°C con la misma Pt100 en agua. La potencia de auto calentamiento depende del cuadrado de la corriente de excitación, luego mientras menor sea esta corriente, mucho menor será el efecto. Los instrumentos ARIAN CL20, BT40 y CL47 suministran una corriente de excitación bastante baja de 0.18 mA

Precauciones:

Es frecuente que cables en ambientes muy húmedos se deterioren y se produzca un paso de corriente entre ellos a través de humedad condensada. Aunque mínima, esta corriente "fugada" hará aparecer en el lector una temperatura menor que la real. Estas fugas también pueden ocurrir en óxido, humedad ó polvo que cubre los terminales.

Por la descripción hecha de los métodos de medición, queda claro que a diferencia de los termopares, no es posible conectar 2 unidades lectoras a un mismo Pt100 pues cada una suministra su corriente de excitación.

En el momento de comprar un Pt100 se debe tener presente que existen distintas calidades y precios para el elemento sensor que va en el extremo del sensor Pt100. Los de mejor calidad están hechos con un verdadero alambre de platino, en tanto que existen algunos sensores económicos hechos en base a una pintura conductora sobre un substrato de alúmina (cerámica) Estos últimos son menos precisos.

En general no se debe montar un Pt100 en lugares sometidos a mucha vibración pues es probable que se fracture.

En el mercado existen infinidad de fabricantes de sondas, a continuación detallaremos algunos:

KROHNE

Empresa Alemana con una gran historia en el sector de la instrumentación fue fundada en en 1921 Ludwig Krohne comenzó a producir caudalímetros de área variable en Duisburg, Alemania.

Los termómetros industriales KROHNE cumplen todos los requisitos de la industria de proceso: diseñados como termómetros de resistencia Pt 100 (RTD) o como termopares (TC), son capaces de resistir altas temperaturas, presiones extremas y grandes velocidades de caudal, y son aptos tanto para uso estándar como para aplicaciones exigentes en condiciones ambientales adversas. Suministramos sensores de temperatura para todas las industrias y aplicaciones, incluso para áreas peligrosas y aplicaciones de seguridad (SIL).

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