Definición general

Una “TERMOCUPLA” o “TERMOPAR” es la unión de 2 hilos metálicos de diferentes materiales en un extremo (punto caliente); el otro extremo se llama punto frío.

El calentamiento del extremo caliente provoca una tensión eléctrica proporcional a la temperatura aplicada (efecto termoeléctrico).

Los diferentes tipos de termocuplas se definen por el material empleado en sus aleaciones y cada tipo representa un efecto termoeléctrico distinto.

Esquema de una termocupla: punto caliente, hilos tipo A y B, punto frío y milivoltímetro — Punto caliente → tensión proporcional a la temperatura (milivoltios).

Tipos de termocuplas

Las termocuplas están disponibles en varios tipos y/o calibraciones, por lo tanto es importante seleccionar con cuidado una termocupla adecuada para cada aplicación específica. La siguiente tabla muestra los tipos de termocuplas básicas y nobles.

K

Termocupla tipo K

Termocupla básica (metales comunes)

Hilo positivo (+): Níquel-Cromo (Ni-Cr) · Cromel
Hilo negativo (−): Níquel-Aluminio (Ni-Al) · Alumel
Rango máximo: -270 a 1.372 °C
-454 a 2501°F
F.E.M. en el rango: -6.458 a 54.886 mV

Características

Recomendado para uso en atmósferas oxidantes e inertes. Ampliamente usado en temperaturas encima de los 550°C.

! Observaciones

No recomendado en atmósferas reductoras y sulfurosas, así mismo en altas temperaturas con baja concentración de oxígeno.

ANSI · Termocupla +−

ANSI · Extensión +−

IEC 60584-3 +−

Disponible en tipo K

J

Termocupla tipo J

Termocupla básica (metales comunes)

Hilo positivo (+): Hierro (Fe) · magnético
Hilo negativo (−): Constantán (Cu-Ni)
Rango máximo: -210 a 1.200 °C
-346 a 2193°F
F.E.M. en el rango: -8.095 a 69.553 mV

Características

Adecuado para la utilización en atmósferas oxidantes, reductoras, inertes y en vacío.

! Observaciones

No recomendable para atmósferas con alta humedad y temperaturas debajo de 0°C: el hilo + (hierro) se torna quebradizo.

ANSI · Termocupla +−

ANSI · Extensión +−

IEC 60584-3 +−

Disponible en tipo J

T

Termocupla tipo T

Termocupla básica (metales comunes)

Hilo positivo (+): Cobre (Cu)
Hilo negativo (−): Constantán (Cu-Ni)
Rango máximo: -270 a 400 °C
-454 a 752°F
F.E.M. en el rango: -6.258 a 20.872 mV

Características

Adecuado para ambientes con atmósferas oxidantes, reductoras, inertes y en vacío. Buena resistencia a la corrosión y ambientes húmedos; adecuado para medición debajo de 0°C.

! Observaciones

No recomendable en temperaturas encima de los 310°C por la oxidación del cobre.

ANSI · Termocupla +−

ANSI · Extensión +−

IEC 60584-3 +−

Disponible en tipo T

E

Termocupla tipo E

Termocupla básica (metales comunes)

Hilo positivo (+): Níquel-Cromo (Ni-Cr) · Cromel
Hilo negativo (−): Constantán (Cu-Ni)
Rango máximo: -270 a 1.000 °C
-454 a 1832°F
F.E.M. en el rango: -9.835 a 76.373 mV

Características

Puede usarse continuamente en atmósferas oxidantes e inertes. Es la termocupla con mayor potencia termoeléctrica, lo que permite detectar pequeñas variaciones de temperatura.

! Observaciones

No recomendado en atmósferas reductoras.

ANSI · Termocupla +−

ANSI · Extensión +−

IEC 60584-3 +−

Disponible en tipo E

N

Termocupla tipo N

Termocupla básica (metales comunes)

Hilo positivo (+): Nicrosil (Ni-Cr-Si)
Hilo negativo (−): Nisil (Ni-Si-Mg)
Rango máximo: -270 a 1.300 °C
-450 a 2372°F
F.E.M. en el rango: -4.345 a 47.513 mV

Características

Excelente resistencia a la oxidación y estabilidad en temperaturas elevadas; resistente a atmósferas con baja concentración de oxígeno. Puede utilizarse en atmósferas oxidantes e inertes.

! Observaciones

Debe ser protegido en atmósferas sulfurosas.

ANSI · Termocupla +−

ANSI · Extensión +−

IEC 60584-3 +−

Disponible en tipo N

S

Termocupla tipo S

Termocupla noble (metales preciosos)

Hilo positivo (+): Platino 90% - Rodio 10% (Pt-10%Rh)
Hilo negativo (−): Platino 100% (Pt)
Rango máximo: -50 a 1.768 °C
-58 a 3214°F
F.E.M. en el rango: -0.236 a 18.693 mV

Características

Recomendado en atmósferas oxidantes e inertes. Gran estabilidad y precisión en temperaturas elevadas; adecuado para uso en temperaturas arriba de 1480°C.

! Observaciones

Debe protegerse con tubos cerámicos. No usar en vacío, en atmósferas reductoras ni en temperaturas bajo cero.

ANSI · Termocupla No establecido

ANSI · Extensión +−

IEC 60584-3 +−

Disponible en tipo S

Termocupla con funda cerámica para alta temperatura

R

Termocupla tipo R

Termocupla noble (metales preciosos)

Hilo positivo (+): Platino 87% - Rodio 13% (Pt-13%Rh)
Hilo negativo (−): Platino 100% (Pt)
Rango máximo: -50 a 1.768 °C
-58 a 3214°F
F.E.M. en el rango: -0.226 a 21.101 mV

Características

Recomendado en atmósferas oxidantes e inertes. Gran estabilidad y precisión en temperaturas elevadas; adecuado para uso en temperaturas arriba de 1480°C.

! Observaciones

Debe protegerse con tubos cerámicos. No usar en vacío, en atmósferas reductoras ni en temperaturas bajo cero.

ANSI · Termocupla No establecido

ANSI · Extensión +−

IEC 60584-3 +−

Disponible en tipo R

B

Termocupla tipo B

Termocupla noble (metales preciosos)

Hilo positivo (+): Platino 70% - Rodio 30% (Pt-30%Rh)
Hilo negativo (−): Platino 94% - Rodio 6% (Pt-6%Rh)
Rango máximo: 0 a 1.820 °C
32 a 3308°F
F.E.M. en el rango: 0 a 13.820 mV

Características

Recomendado en atmósferas oxidantes e inertes. Resistencia mecánica superior al tipo S; adecuado para uso en temperaturas de hasta 1700°C.

! Observaciones

Debe protegerse con tubos cerámicos. No usar en vacío ni en atmósferas reductoras.

ANSI · Termocupla No establecido

ANSI · Extensión +−

IEC 60584-3 +−

Disponible en tipo B

Termocupla con funda cerámica para alta temperatura

Rangos de temperatura por tipo

Comparativa del rango máximo de cada calibración (°C). El rango de temperatura que soporta varía de acuerdo con el diámetro del hilo de la termocupla.

K -270 a 1372 °C

J -210 a 1200 °C

T -270 a 400 °C

E -270 a 1000 °C

N -270 a 1300 °C

S -50 a 1768 °C

R -50 a 1768 °C

B 0 a 1820 °C

°C — la tabla de colores inferior muestra los mismos valores en °C, °F y mV.

Código de colores de cables

Thermocouple Wire Color Standard: ANSI MC 96.1 (Estados Unidos) e IEC 584-3 (internacional). Identifique la termocupla o el cable compensado por el color de su cubierta y de sus hilos.

ANSI	ANSI MC 96.1		Aleación		Rango máximo	F.E.M. (mV)	IEC 584-3	IEC
ANSI	Grado termocupla	Grado extensión	+ Positivo	− Negativo	Rango máximo	F.E.M. (mV)	IEC 584-3	IEC
K	+−	+−	Níquel-Cromo (Ni-Cr) · Cromel	Níquel-Aluminio (Ni-Al) · Alumel	-270 a 1372 °C -454 a 2501°F	-6.458 a 54.886	+−	K
J	+−	+−	Hierro (Fe) · magnético	Constantán (Cu-Ni)	-210 a 1200 °C -346 a 2193°F	-8.095 a 69.553	+−	J
T	+−	+−	Cobre (Cu)	Constantán (Cu-Ni)	-270 a 400 °C -454 a 752°F	-6.258 a 20.872	+−	T
E	+−	+−	Níquel-Cromo (Ni-Cr) · Cromel	Constantán (Cu-Ni)	-270 a 1000 °C -454 a 1832°F	-9.835 a 76.373	+−	E
N	+−	+−	Nicrosil (Ni-Cr-Si)	Nisil (Ni-Si-Mg)	-270 a 1300 °C -450 a 2372°F	-4.345 a 47.513	+−	N
S	No establecido	+−	Platino 90% - Rodio 10% (Pt-10%Rh)	Platino 100% (Pt)	-50 a 1768 °C -58 a 3214°F	-0.236 a 18.693	+−	S
R	No establecido	+−	Platino 87% - Rodio 13% (Pt-13%Rh)	Platino 100% (Pt)	-50 a 1768 °C -58 a 3214°F	-0.226 a 21.101	+−	R
B	No establecido	+−	Platino 70% - Rodio 30% (Pt-30%Rh)	Platino 94% - Rodio 6% (Pt-6%Rh)	0 a 1820 °C 32 a 3308°F	0 a 13.820	+−	B

Nota: El rango de temperatura que soporta varía de acuerdo con el diámetro del hilo de la termocupla.

Características generales de las termocuplas

De acuerdo a los materiales empleados, las termocuplas pueden adecuarse a distintos tipos de ambientes optimizando la medición correcta de temperatura. La tabla especifica las características generales de cada tipo y su reacción a distintos ambientes.

Tipo	Composición	Características	Observaciones
T	+ Cobre (Cu) − Constantán (Cu-Ni)	Adecuado para ambientes con atmósferas oxidantes, reductoras, inertes y en vacío. Buena resistencia a la corrosión y ambientes húmedos; adecuado para medición debajo de 0°C.	No recomendable en temperaturas encima de los 310°C por la oxidación del cobre.
J	+ Hierro (Fe) · magnético − Constantán (Cu-Ni)	Adecuado para la utilización en atmósferas oxidantes, reductoras, inertes y en vacío.	No recomendable para atmósferas con alta humedad y temperaturas debajo de 0°C: el hilo + (hierro) se torna quebradizo.
E	+ Níquel-Cromo (Ni-Cr) · Cromel − Constantán (Cu-Ni)	Puede usarse continuamente en atmósferas oxidantes e inertes. Es la termocupla con mayor potencia termoeléctrica, lo que permite detectar pequeñas variaciones de temperatura.	No recomendado en atmósferas reductoras.
K	+ Níquel-Cromo (Ni-Cr) · Cromel − Níquel-Aluminio (Ni-Al) · Alumel	Recomendado para uso en atmósferas oxidantes e inertes. Ampliamente usado en temperaturas encima de los 550°C.	No recomendado en atmósferas reductoras y sulfurosas, así mismo en altas temperaturas con baja concentración de oxígeno.
N	+ Nicrosil (Ni-Cr-Si) − Nisil (Ni-Si-Mg)	Excelente resistencia a la oxidación y estabilidad en temperaturas elevadas; resistente a atmósferas con baja concentración de oxígeno. Puede utilizarse en atmósferas oxidantes e inertes.	Debe ser protegido en atmósferas sulfurosas.
R	+ Platino 87% - Rodio 13% (Pt-13%Rh) − Platino 100% (Pt)	Recomendado en atmósferas oxidantes e inertes. Gran estabilidad y precisión en temperaturas elevadas; adecuado para uso en temperaturas arriba de 1480°C.	Debe protegerse con tubos cerámicos. No usar en vacío, en atmósferas reductoras ni en temperaturas bajo cero.
S	+ Platino 90% - Rodio 10% (Pt-10%Rh) − Platino 100% (Pt)	Recomendado en atmósferas oxidantes e inertes. Gran estabilidad y precisión en temperaturas elevadas; adecuado para uso en temperaturas arriba de 1480°C.	Debe protegerse con tubos cerámicos. No usar en vacío, en atmósferas reductoras ni en temperaturas bajo cero.
B	+ Platino 70% - Rodio 30% (Pt-30%Rh) − Platino 94% - Rodio 6% (Pt-6%Rh)	Recomendado en atmósferas oxidantes e inertes. Resistencia mecánica superior al tipo S; adecuado para uso en temperaturas de hasta 1700°C.	Debe protegerse con tubos cerámicos. No usar en vacío ni en atmósferas reductoras.

Límite máximo de aplicación recomendada

Temperatura máxima recomendada según el calibre del alambre de la termocupla.

Tipo	Alambre 8 AWG (3.26 mmØ)	Alambre 14 AWG (1.63 mmØ)	Alambre 20 AWG (0.81 mmØ)	Alambre 24 AWG (0.51 mmØ)	Alambre 27 AWG (0.35 mmØ)
T	-	370°C	260°C	200°C	-
J	760°C	590°C	480°C	370°C	-
E	870°C	650°C	540°C	430°C	-
K N	1260°C	1090°C	980°C	870°C	-
S R	-	-	-	1480°C	1100°C
B	-	-	-	1700°C	-

Estos límites se aplican para termocuplas convencionales utilizando tubos de protección cerrados en las extremidades. No aplican para termocuplas de aislación mineral.
Los hilos con secciones menores proporcionan un tiempo de respuesta mucho más rápido pero de menor vida útil; las secciones mayores proporcionan mayor vida útil pero una respuesta más lenta.

Tipos de uniones

Las termocuplas pueden ser fabricadas con uniones soldadas, pero de acuerdo a la aplicación existen 3 tipos de modelos.

Unión aislada

Velocidad de respuesta

Es más adecuada para medios corrosivos, aunque la respuesta térmica es un poco más lenta. En aplicaciones en las que más de un termopar se conecta a la instrumentación asociada, el aislamiento puede ser esencial para evitar interferencias y errores de lectura en los circuitos de medición.

Unión con conexión a tierra

Velocidad de respuesta

Es adecuada para medios corrosivos y para aplicaciones de alta presión. Proporciona una respuesta más rápida que la unión aislada y una protección que no presta la unión expuesta.

Unión expuesta

Velocidad de respuesta

Se recomienda para medir la temperatura de gases no corrosivos cuando se requiere la mayor sensibilidad y una rápida respuesta.

Tubos de protección

Metálicos

Material	Temperatura máxima de aplicación	Características
Acero al Carbono	550 °C	Buena resistencia a la corrosión, se puede usar en atmósferas oxidantes y reductoras.
Acero Inox 304	900 °C	Buena resistencia a la corrosión y oxidación. No recomendado para uso en presencia de azufre o fuego directo.
Acero Inox 316	900 °C	Resistencia superior al Acero Inox 304 frente a medios ácidos y alcalinos.
Acero Inox 310	1100 °C	Buena resistencia mecánica, excelente resistencia a la corrosión y oxidación. Buena resistencia en atmósferas sulfurosas.
Inconel 600	1150 °C	Excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas, buena resistencia a la corrosión; no aplicar en atmósferas con presencia de azufre.

Cerámicos

Material	Temperatura máxima	Características
Cerámica 610 / Tubo importado	1350°C / 1600°C	Baja resistencia a choque mecánico. Buena conductividad térmica. Sensible al choque térmico.
Tubo tipo C 799 (710) / Tubo importado	1600°C / 1900°C	Material no poroso. Alta resistencia y dureza. Conductividad térmica mejor que el tipo 610. Sensible al choque térmico.
Carburo de Silicio (importado)	1500°C	Baja resistencia mecánica. Alta conductividad térmica. Buena resistencia a la corrosión. Resistente a llama directa.
Carburo de Silicio Cristalizado (importado)	1600°C	Buena resistencia ante ácidos. Resistente a la corrosión. Material poroso.
Nitruro de Silicio (importado)	1500°C	Buena resistencia a la abrasión. Elevada resistencia a la oxidación y al choque térmico. Alta conductividad térmica.