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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

Tipo

Codice ANSI

+ Piombo

- Piombo

Intervallo di temperatura

Nota

K

Tipo K

Cromel (Ni-Cr)

Allumel (Ni-Al)

Da -200°C a +1260°C

Versatile, adatto per uso generale. Ottimi in atmosfere ossidanti o inerti.

J

Tipo J

Ferro (Fe)

Costantana (Cu-Ni)

Da -40°C a +750°C

Utilizzato in atmosfere sottovuoto, riducenti o inerti. Non è raccomandato per ambienti ossidanti.

T

Tipo T

Rame (Cu)

Costantana (Cu-Ni)

Da -200°C a +350°C

Eccellente per applicazioni a bassa temperatura. Ottimo in ambienti umidi.

E

Tipo E

Cromel (Ni-Cr)

Costantana (Cu-Ni)

Da -50°C a +900°C

Alto rendimento, adatto a varie applicazioni. Migliori alle basse temperature.

N

Tipo N

Nicrosil (Ni-Cr-Si)

Nisil (Ni-Si)

Da -270°C a +1300°C

Simile al tipo K, ma più resistente all'ossidazione ad alta temperatura.

S

Tipo S

Platino 10% rodio

Platino (Pt)

Da -50°C a +1760°C

Applicazioni ad alta temperatura, stabili e precise. Utilizzato nei laboratori e nei processi industriali.

R

Tipo R

Platino 13% rodio

Platino (Pt)

Da -50°C a +1760°C

Simile al tipo S, ma con un intervallo di temperatura leggermente superiore. Utilizzato nelle misure ad alta temperatura.

B

Tipo B

Platino 30% rodio

Platino 6% rodio

Da 0°C a +1820°C

Adatta alle applicazioni a temperatura più elevata tra le termocoppie. Non si ossida facilmente.

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.

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About the author

Chin Trento

Chin Trento ha conseguito una laurea in chimica applicata presso l'Università dell'Illinois. Il suo background formativo gli fornisce un'ampia base da cui partire per affrontare molti argomenti. Da oltre quattro anni lavora alla scrittura di materiali avanzati presso lo Stanford Advanced Materials (SAM). Il suo scopo principale nello scrivere questi articoli è quello di fornire ai lettori una risorsa gratuita ma di qualità. Accetta volentieri feedback su refusi, errori o differenze di opinione che i lettori incontrano.
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