RTD o Termocuplas? Cual es Mejor? Como elegir?

Una de las grandes dudas que siempre he visto entre técnicos y profesionales de la automatización es si usan RTDs o Termocuplas. Ambas son ampliamente utilizadas casi de manera obligatoria cuando queremos medir temperatura en cualquier parte del mundo. Sin embargo, ¿cuáles son los criterios que te llevan a decidir por una de ellas? A continuación vamos a resolver esta pregunta y darte mayor claridad al respecto. Comencemos.

Comencemos por las RTDs. De manera simple y rápida, son instrumentos que básicamente están conformados por metales (normalmente níquel, platino, cobre) que, al exponerse a temperaturas, cambian su resistencia de manera que con algún circuito simple podemos establecer una equivalencia entre la temperatura, cambio en la resistencia  y un voltaje para su inclusión en algún instrumento de medición. Si deseas obtener detalles del principio de funcionamiento de las RTDs, ingresa a este enlace. https://instrumentacionycontrol.net/video-principio-de-medicion-de-temperatura-con-rtd/

Por otro lado, tenemos las Termocuplas, también llamadas termopares. Estas son básicamente la unión de dos cables de metales diferentes soldados en algún punto en común, creando una unión que nos permite medir temperatura. Cuando exponemos esta unión de metales a diferentes temperaturas, se genera un pequeño voltaje proporcional a la temperatura a la cual estamos exponiendo al instrumento. Existe una variedad de metales que se pueden unir para obtener diferentes características de medición de temperatura, formando varias clases de Termocuplas como las tipo J, K, T, E, etc. Si deseas más información y detalles sobre cómo funcionan las Termocuplas, ingresa a este enlace: https://instrumentacionycontrol.net/minicurso-termocuplas-dia-1/

Ahora que hemos repasado cómo funcionan las RTDs y las Termocuplas, en mi opinión, podemos establecer varios criterios que nos ayudarán a seleccionar o elegir entre ambas. Veamos cuáles son:

1. Rango de temperatura:

Si tu principal interés es medir un rango de temperatura bastante amplio, como por ejemplo más de 850°C a más, definitivamente las candidatas son las Termocuplas, específicamente las de tipo K, que pueden medir en estos amplios rangos de temperatura sin problemas.

En el caso de las RTDs, podemos medir rangos de hasta los 800° o 850° grados Celsius, que pueden usarse fácilmente en muchas aplicaciones industriales dentro de este rango.

2. Exactitud:

Cuando comparamos las RTDs con las Termocuplas, definitivamente encontramos una marcada diferencia en cuanto a exactitud (o error). Por ejemplo, en las RTDs normalmente encontramos una exactitud de 0.1 grados en la medición, mientras que en las Termocuplas podríamos encontrar exactitudes de 1 grado en la medición. Por tanto, podemos decir que si tu principal preocupación es obtener una medición de temperatura más exacta, definitivamente usar RTDs será tu mejor opción.

3. Tiempo de Respuesta:

Cuando hablamos de tiempos de respuesta, nos referimos al tiempo que demora el instrumento en reaccionar desde el momento en que se expone a una temperatura del proceso hasta el momento en que el equipo nos brinda una medición. En el caso de las RTDs, en promedio podríamos obtener un tiempo de respuesta entre 1 a 2 segundos. Si hablamos de Termocuplas, aquí el tiempo de respuesta es mucho más rápido, pudiendo estar hablando entre 5 a 10 veces más rápido. Por tanto, si te interesa principalmente obtener una respuesta lo más rápida posible para tener el mejor control de tu proceso, es posible que el uso de Termocuplas sea una opción para ti.

4. Linealidad:

Un parámetro muy importante y apreciado al hablar de instrumentos de medición es la linealidad que este puede ofrecer. En el caso de las RTDs, específicamente las PT100, ofrecen una excelente linealidad. En cambio, si hablamos de Termocuplas, no tendremos una linealidad perfecta y menos de la mitad de rango en adelante, aunque aun asi podría aplicarse a muchas situaciones sin problema alguno.

5. Estabilidad en el tiempo:

Cuando hablamos de estabilidad, nos referimos a qué tan rápido la exactitud del instrumento va a afectarse en el tiempo, o con qué velocidad el error dejado después de una calibración se ampliará con el tiempo. En el caso de las RTDs, ofrecen una muy buena estabilidad en el tiempo, lo cual nos asegura que el error entre periodos de calibración no se incrementará en gran medida. Para las Termocuplas, la estabilidad que ofrecen es de moderada a pobre, lo que significa que posiblemente tendremos que ajustar o calibrar estos instrumentos con cierta frecuencia. Por tanto, si tu aplicación requiere una medición de temperatura que se mantenga lo más estable posible en el tiempo, es probable que tengas que utilizar RTDs.

6. Costos:

Las Termocuplas, en ese aspecto, normalmente son mucho más baratas que las RTDs. Podríamos decir que una RTD podría costar el doble o el triple del costo de una Termocupla con características de estilo y rangos de operación similares. Claramente este tema de costos se magnifica si hablamos de decenas o centenas o quizá miles de instrumentos.

Como puedes ver, te he proporcionado 6 criterios con los cuales debes jugar y balancear para tu aplicación, y así poder diseñar y seleccionar el tipo de instrumento correcto para medir temperatura.

Finalmente, quiero darte un resumen de los pros y contras de cada instrumento comparados entre sí, para que puedas verlo desde otro punto de vista:

Ventajas de las RTD:

• Pueden medir rangos de temperatura bajos con buena linealidad.
• Son más exactas.
• Tienen una salida más lineal en todo el rango de medicion.

Desventajas de las RTD:

• Son más caras.
• No son adecuadas para temperaturas mayores a 800 o 850 grados Celsius.
• Tienen un tiempo de reacción más lento ante cambios de temperatura.

Ventajas de las Termocuplas:

• Son más baratas que las RTDs.
• Pueden medir rangos mucho más amplios que las RTDs.
• Tienen un tiempo de reacción más rápido.

Desventajas de las Termocuplas:

• No son muy lineales en comparación con las RTDs.
• Ofrecen una exactitud más pobre, alrededor de 1 grado de precisión.
• Tienen una estabilidad pobre en el tiempo.

Conclusión:

Hemos aprendido las ventajas y desventajas de las RTDs y Termocuplas, así como los principales criterios que tú, como ingeniero de selección y diseño de instrumentos, debes considerar. Siempre tendrás uno o dos criterios que serán mandatorios (basado en tu proceso) y que te ayudarán a decidir entre una RTD o una Termocupla. Estos criterios deben estar alineados con las necesidades de la operación o planta. Además de esto, hay otros factores, como asegurar el mantenimiento de los instrumentos, que pueden tambien ser determinantes en tu selección.