Fili per termocoppie 101 Tipi, applicazioni e proprietà

Le termocoppie sono tra i sensori di temperatura più utilizzati nelle applicazioni industriali, scientifiche e domestiche e offrono un'ampia gamma di misure di temperatura. Il cuore di questi dispositivi sono i fili delle termocoppie, essenziali per il rilevamento e la misurazione della temperatura. Questo articolo approfondisce le basi dei fili per termocoppie, compresi i tipi, le applicazioni e le proprietà principali.

Informazioni sui fili delle termocoppie

Una termocoppia è costituita da due fili metallici dissimili uniti a un'estremità, nota come giunzione di misura. Quando la giunzione di misura viene riscaldata o raffreddata, genera una tensione termoelettrica che può essere correlata alla temperatura. L'altra estremità, dove i fili non sono uniti, è collegata alla strumentazione che legge questa tensione. La differenza di temperatura tra la giunzione di misura e il punto di riferimento (di solito lo strumento) viene utilizzata per determinare la temperatura effettiva della giunzione di misura.

Quali fili sono utilizzati nelle termocoppie?

I fili delle termocoppie sono classificati in tipi in base alle leghe metalliche utilizzate per i fili. Ogni tipo è contrassegnato da una lettera e ha intervalli di temperatura e ambienti specifici in cui funziona meglio.

Tipo K (cromo-allumina):

La termocoppia più comune, adatta per l'uso generale in atmosfere ossidanti o inerti, con un intervallo di temperatura compreso tra -200°C e +1260°C.

Piombo positivo: Cromo (lega nichel-cromo)

Piombo negativo: Alumel (lega di nichel-alluminio)

Tipo J (ferro-costantana):

Preferito per atmosfere sotto vuoto, riducenti o inerti, con un intervallo compreso tra -40°C e +750°C.

Piombo positivo: Ferro

Piombo negativo: Costantana (lega rame-nichel)

Tipo T (rame-costantana):

Ideale per applicazioni a bassa temperatura in atmosfere ossidanti, riducenti o inerti, con funzionamento da -200°C a +350°C.

Conduttore positivo: Rame

Piombo negativo: Costantana (lega rame-nichel)

Tipo E (cromo-costantana):

Ha una resa elevata e un intervallo di temperatura compreso tra -50°C e +900°C, adatto a vari ambienti.

Piombo positivo: Cromo (lega di nichel e cromo)

Piombo negativo: Costantana (lega di rame-nichel)

Tipo N (Nicrosil-Nisil):

Simile al tipo K, ma più stabile e resistente all'ossidazione ad alta temperatura, adatto per temperature da -270 °C a +1300 °C.

Piombo positivo: Nicrosil (lega di nichel-cromo-silicio)

Piombo negativo: Nisil (lega di nichel-silicio)

Tipo S, R e B (Platino-Rodio):

Questi tipi sono utilizzati per applicazioni ad alta temperatura e offrono stabilità e resistenza all'ossidazione a temperatura fino a +1700 °C per i tipi S e R e fino a +1800 °C per il tipo B.

Piombo positivo per i tipi S e R: lega di platino-rodio (il tipo S ha il 10% di rodio, il tipo R ha il 13% di rodio).

Piombo negativo per i tipi S e R : Platino

Piombo positivo per il tipo B : Platino-30% di rodio

Piombo negativo per il tipo B: platino-6% di rodio

Questa tabella fornisce una rapida panoramica dei tipi di termocoppie più comuni, evidenziandone la composizione, gli intervalli di temperatura e gli usi tipici. La scelta della termocoppia dipende dai requisiti specifici dell'applicazione, tra cui l'intervallo di temperatura, l'ambiente e la precisione desiderata.

Applicazioni dei fili per termocoppie

I fili per termocoppie trovano applicazione in diversi settori industriali grazie alla loro versatilità e all'ampio intervallo di temperatura:

Produzione industriale: Per il monitoraggio delle temperature dei forni, delle temperature dei metalli fusi e di altri processi industriali.

Farmaceutico: In autoclavi e altre apparecchiature che richiedono un controllo preciso della temperatura.

Industria alimentare: Per forni, griglie e apparecchiature di refrigerazione.

Aerospaziale e automobilistico: Per testare componenti e sistemi a temperatura estrema.

Settore energetico: Nelle centrali elettriche per il monitoraggio della temperatura di caldaie e turbine.

Proprietà chiave dei fili per termocoppie

Quando si sceglie un filo per termocoppie, sono fondamentali diverse proprietà e considerazioni:

Campo di temperatura: Scegliere un tipo di termocoppia adatto all'intervallo di temperatura dell'applicazione.

Ambiente: Considerare l'atmosfera (ossidante, riducente, inerte o corrosiva) in cui la termocoppia dovrà operare.

Precisione e stabilità: i diversi tipi offrono diversi gradi di precisione e stabilità. I tipi in platino (S, R, B) sono più stabili e precisi, ma anche più costosi.

Durata: La durata del filo di una termocoppia in ambienti difficili è un fattore importante.

Costo: Il costo può variare significativamente in base al tipo di termocoppia e ai requisiti specifici dell'applicazione.

Standard dei fili per termocoppie

I fili per termocoppie e il loro utilizzo sono regolati da vari standard che specificano i materiali, le configurazioni, le tolleranze e gli intervalli di temperatura per i diversi tipi di termocoppie. Questi standard assicurano che le termocoppie siano prodotte e utilizzate in modo da fornire misure di temperatura accurate e affidabili in varie applicazioni. I principali standard associati ai fili delle termocoppie includono:

Standard internazionali

IEC 60584: è lo standard della Commissione Elettrotecnica Internazionale che specifica le tensioni termoelettriche e le relazioni di temperatura per tutte le termocoppie standardizzate. La Parte 1 di questa norma copre gli intervalli di temperatura e le classi di tolleranza delle termocoppie, mentre la Parte 2 fornisce le tolleranze dei cavi di estensione e di compensazione.

ASTM E230/E230M: Pubblicata dall'American Society for Testing and Materials, questa norma fornisce tabelle temperatura-forza elettromotrice (emf) per i tipi di termocoppie standard secondo il sistema consuetudinario statunitense. Inoltre, tratta le denominazioni delle lettere, le tolleranze e altre caratteristiche essenziali delle termocoppie.

Standard nazionali

ANSI MC96.1: Lo standard dell'American National Standards Institute per i sensori di temperatura, comprese le termocoppie. Fornisce linee guida per l'uso, le prestazioni e i limiti di errore delle termocoppie.

BS EN 60584: adozione da parte del British Standards Institution dello standard IEC 60584, che fornisce la relazione tra tensione termoelettrica e temperatura e le tolleranze per le termocoppie.

DIN EN 60584: la versione tedesca dello standard IEC, adottata dal Deutsches Institut für Normung.

Standard giapponesi

JIS C 1602: è lo standard industriale giapponese per le termocoppie, che definisce le specifiche per la tensione termoelettrica e l'intervallo di temperatura delle termocoppie utilizzate in Giappone.

Altre considerazioni

Oltre a questi standard, i fili delle termocoppie devono attenersi a linee guida specifiche riguardanti l'isolamento, le dimensioni dei fili e l'ambiente di utilizzo (come l'intervallo di temperatura e l'atmosfera). Questi fattori possono influenzare la precisione, il tempo di risposta e la durata della termocoppia.

Materiale di isolamento: A seconda dell'ambiente operativo, i fili delle termocoppie sono isolati con materiali come la fibra di vetro, il PTFE o la ceramica per proteggersi da danni fisici, interferenze elettriche e corrosione chimica.

Calibro del filo: Le dimensioni del filo della termocoppia possono influenzare il tempo di risposta e la resistenza. Le norme possono raccomandare dimensioni del calibro del filo in base alle esigenze specifiche dell'applicazione.

Standard dei connettori e dei terminali: Anche i connettori e i terminali utilizzati con i fili delle termocoppie devono soddisfare standard specifici per garantire la compatibilità e l'accuratezza delle misure di temperatura.

Conclusione

I fili per termocoppie sono strumenti indispensabili per la misurazione della temperatura, con vari tipi disponibili per soddisfare quasi tutte le applicazioni. La comprensione dei tipi, delle applicazioni e delle proprietà di questi fili può aiutare gli utenti a scegliere la termocoppia giusta per le loro esigenze, garantendo misure di temperatura accurate e affidabili in qualsiasi ambiente. Che si tratti di produzione industriale, farmaceutica, alimentare o di qualsiasi altro settore che richieda un controllo preciso della temperatura, esiste un filo per termocoppia in grado di soddisfare le vostre esigenze.