Para garantizar operaciones eficientes y seguras, muchas aplicaciones de proceso dependen de una termorresistencia (RTD) de hilo bobinado o de película delgada. Estos dos tipos de termorresistencias tienen propiedades diferentes y cada uno tiene sus pros y contras. En realidad, sería como comparar manzanas con peras y además para aumentar la confusión, la normativa europea tiene en cuenta las diferencias, mientras que la americana las considera iguales.
¿Cuál de las dos tiene mejores prestaciones, una termorresistencia de hilo bobinado o de película delgada? La respuesta depende de diversas variables, en particular del entorno del proceso. Para aumentar la confusión, existen diferentes normativas, IEC y ASTM.
Para entender cuál es la termorresistencia industrial más adecuada para tus aplicaciones, es útil comprender la composición de cada sensor y profundizar en sus ventajas y desventajas.
Diferencias entre resistencias de hilo y estratificado (thin film)
Si consideramos la tecnología más antigua, las resistencias de hilo bobinado están constituidas por un fino hilo de platino bobinado y fundido dentro de una envoltura de vidrio o incorporado en cerámica. Las resistencias de hilo bobinado sobre vidrio pueden soportar cierta cantidad de vibraciones, pero se vuelven menos precisas a temperaturas superiores a +400°C, cuando las propiedades del vidrio comienzan a cambiar. Este cambio aumenta la conductividad eléctrica y hace que el sensor pierda precisión. Las resistencias de hilo bobinado sobre cerámica, por otro lado, sufren menos deriva debido a las fuerzas mecánicas durante las variaciones de temperatura, pero son susceptibles de romperse en presencia de vibraciones.
Termorresistencia de película delgada o estratificado (thin film)
En una resistencia de película delgada, una capa muy fina de platino se deposita sobre un soporte cerámico. La capa de platino y las conexiones de los hilos se sellan luego con una capa de vidrio. La desventaja de este tipo de RTD es que la capa de platino, la base cerámica y la capa de vidrio se comportan de manera diferente según la temperatura. Cuando las temperaturas son demasiado bajas (-50°C) o demasiado altas (+500°C), la medida realizada con una resistencia de película delgada puede desviarse más del valor real en comparación con una resistencia de hilo bobinado. Esta desviación no tiene nada que ver con la calidad de los materiales y la fabricación, sino que es el resultado del diseño y el tipo de materiales utilizados y está tratada en la norma IEC.
El lado positivo es que las resistencias de película delgada son pequeñas y resisten muy bien las vibraciones, gracias a su masa (peso) y su construcción. También son más sensibles en la punta. Además, como este tipo de RTD utiliza solo una mínima cantidad de platino en comparación con la amplia longitud del metal precioso de una resistencia de hilo bobinado, las termorresistencias de película delgada son menos costosas.
La norma IEC 60751
Debido a su mayor tamaño, precio más elevado y sensibilidad a las vibraciones, las resistencias de hilo bobinado están perdiendo su favor y están siendo reemplazadas por resistencias de película delgada. La norma IEC 60751 (DIN EN 60751) para las termorresistencias industriales de platino y los sensores de temperatura de platino fue corregida en 2008 para tener en cuenta las diferencias entre termorresistencias de hilo bobinado y de película delgada. Enumera por separado las clases de tolerancia y los intervalos de temperatura. Con esta norma, no hay espacio para interpretaciones erróneas, ya que define claramente las clases de precisión para cada tipo de termorresistencia.
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Campo de temperatura de validez |
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| Clase de tolerancia | Valores de tolerancia* | ||
| Resistencia de hilo bobinado | Resistencia de película delgada | ||
| AA | −50… +250 °C | 0… +150 °C | ±(0.1 + 0.00017 |t|) |
| A | −100… +450 °C | −30… +300 °C | ±(0.15 + 0.002 |t|) |
| B | −196… +600 °C | −50… +500 °C | ±(0.3 + 0.005 |t|) |
| C | -196… +600 °C | −50… +600 °C | ±(0.6 + 0.01 |t|) |
*|t| = módulo de la temperatura en °C sin tener en cuenta el signo
Tabla 1: Norma IEC 60751 para sondas que utilizan resistencias de hilo bobinado y de película delgada
Ventajas y desventajas de las diferentes termorresistencias
Las condiciones del proceso determinan el tipo de termorresistencia industrial más adecuado para la aplicación, ya que cada uno presenta pros y contras.
Ventajas de las resistencias de hilo bobinado
- Alta precisión en todo el rango de temperatura, necesaria en determinados entornos de laboratorio o para aplicaciones como la transferencia de custodia.
Desventajas de las resistencias de hilo bobinado
- No son resistentes a las vibraciones.
- Ocupan más espacio (unos 25 mm, o 1 pulgada) de longitud
- Hasta 10 veces más caras que las resistencias de película delgada.
Ventajas de las resistencias de película delgada
- Tamaño compacto (aproximadamente 3 mm o 1/8 de pulgada) de longitud.
- Resistentes a las vibraciones, gracias a su menor masa y a la ausencia de piezas móviles, lo que las hace ideales para su uso en compresores y aplicaciones de cojinetes.
- Estructura del sensor sensible en la punta.
- Cuestan aproximadamente una décima parte que las resistencias de hilo bobinadas.
Desventajas de las termoresistencias de película delgada
- Pérdida de precisión a bajas y altas temperaturas.
En resumen, si se necesita una termorresistencia o RTD de alta precisión en un amplio rango de temperaturas, especialmente en los rangos superiores, el mayor coste de una termorresistencia de hilo bobinado merece la pena.
Por otro lado, las termorresistencias de película delgada son ideales para aplicaciones alimentarias, farmacéuticas y sanitarias, donde las temperaturas de proceso típicas son inferiores a +250°C (+482°F). Utilizando la última tecnología de película delgada o estratificado, la familia de termorresistencias TR21 en miniatura de WIKA representa una solución económica y poco voluminosa para la medición de temperatura de fluidos líquidos y gaseosos. Cada termorresistencia está equipada con una salida directa del sensor (Pt100/Pt1000 en versión de 3 ó 4 hilos) o un transmisor integrado con señal de salida de 4 … 20 mA. Todas las conexiones al proceso cumplen con los estrictos requisitos de las aplicaciones sanitarias. Los componentes eléctricos están protegidos contra la humedad. Y además, es posible elegir la longitud de inmersión, el tipo de conexión al proceso, el sensor y el método de conexión según las necesidades.
Gracias a su bajo coste y a otras ventajas, los sensores de película fina son cada vez más populares en muchas aplicaciones, aunque no en todas. ¿Aún no tienes claro qué RTD industrial utilizar para una situación concreta? Contacta con el equipo de especialistas en temperatura de WIKA.