Termocoppie

Le termocoppie sono sensori di temperatura utilizzati per la misurazione di temperature estreme, trovando applicazione in moltissimi settori. Questi sensori hanno dimensioni ridotte e tempi di misurazione molto rapidi, e grazie a una grande resistenza è possibile utilizzare le termocoppie anche in condizioni critiche.

Le temperature misurate possono arrivare fino ai 2500°C e grazie alla loro estrema resistenza e alle dimensioni ridotte sono tra le resistenze elettriche più diffuse per la termoregolazione.

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Cosa sono le termocoppie

Le termocoppie sono trasduttori, misuratori di temperatura che basano il loro funzionamento sull’effetto termoelettrico. I principali vantaggi delle termocoppie sono la loro dimensione ridotta, i tempi di misurazione rapidi e la possibilità di essere utilizzate anche con temperature estreme (in base al tipo di termocoppia si arriva fino a 2500 C°).

Come funzionano le termocoppie

Le termocoppie sono composte da due fili conduttori, che unendosi insieme creano un circuito. Il circuito della termocoppia è composto da due fili costituiti da differenti metalli.
Il punto d’incontro tra i due fili viene chiamato giunto caldo, e sarà a contatto con la temperatura da misurare. Il punto nel quale i due fili sono liberi (non uniti tra loro) è il giunto freddo, ed è a contatto con un corpo dalla temperatura già nota.

Tra i due giunti è quindi presente una differenza di temperatura che genera una corrente elettrica all’interno del circuito. Questo è l’effetto Seebeck ed è alla base del funzionamento delle termocoppie.
Alla corrente generata dal circuito corrisponde quindi una differenza di temperatura tra i due giunti. Misurando il voltaggio presente nel circuito la termocoppia è in grado di misurare la temperatura alla quale il giunto caldo è esposto.

L’effetto Seeback

L’effetto Seeback descrive il modo in cui due metalli di temperature diverse, se uniti tra loro generano una forza elettromotrice specifica. Molto dipenderà dal tipo di metalli utilizzati all’interno della termocoppia, permettendo misurazioni più precise o a particolari temperature. Per questo motivo le termocoppie vengono classificate in base alla coppia di metalli utilizzata.

termocoppiaTipologia di termocoppie

Le termocoppie vengono classificate in base ai tipi di metalli utilizzati per la loro realizzazione. In base ai metalli utilizzati varierà la temperatura massima utilizzata, con contesti di applicazione e caratteristiche differenti.

I tipi di termocoppie più diffusi sono le seguenti:

Termocoppie tipo K

Le termocoppie K sono costituite da fili a base di nichel, sono le più diffuse nel settore produttivo e industriale grazie alla loro affidabilità e economicità.
Range di misurazione:  -200/+1370° Celsius

Termocoppie tipo J

Le Tipo J sono termocoppie con un range di misurazione più limitato rispetto alle termocoppie K. I due poli sono costituiti da ferro (polo positivo) e da una lega di nichel e rame (polo negativo).
Range di misurazione:  -40/+750° Celsius

Termocoppie di tipo N

Le Tipo N sono termocoppie per alte temperature, simili a quelle di tipo K ma più stabili e meno sensibili a ossidazione e temperature esterne estreme.
Range di temperatura: -270/+1300° Celsius

Termocoppie tipo W3

Ideali per le altissime temperature le termocoppie W3 arrivano a misurare fino a 2500° Celsius. Non possono essere utilizzate in atmosfere ossidanti o a contatto con l’aria.  Sono le più tecnologiche e avanzate, utilizzate principalmente in settori che richiedono temperature molto elevate.
Range di temperatura 0/+2500° Celsius

Termocoppie tradizionali o a isolamento minerale?

Il tipo di isolamento utilizzato per le termocoppie definisce diversi fattori di performance, in particolare la velocità di risposta e di misurazione.
Le termocoppie a isolamento tradizionale utilizzano isolatori ceramici e guaine protettive realizzate in metallo o in ceramica.
Le termocoppie a isolamento minerale utilizzano l’ossido di magnesio MgO per isolare i fili metallici grazie a una guaina altamente isolante.

Le termocoppie con cavi a isolamento minerale presentano una migliore velocità di risposta e migliore resistenza a pressioni e vibrazioni rispetto alle termocoppie standard a isolamento tradizionale.

Utilizzi delle termocoppie

L’utilizzo delle termocoppie come sensori di temperatura è molto diffuso, sia in contesti e applicazioni industriali che domestiche.

Termocoppie per caldaie, forni e piani cottura

In ambito domestico le termocoppie sono molto utilizzate per il riscaldamento e il funzionamento di piani cottura e forni.
In questi contesti la termocoppia funziona da termometro regolatore per la temperatura, inviando un impulso elettrico che comanda l’apertura o meno della valvola del gas.
La termocoppia funziona qui da dispositivo di sicurezza di forni a gas e piani cottura, indicando la chiusura della valvola del gas nel caso in cui la fiamma si spenga. In questo modo la termocoppia una volta misurato il calo di temperatura dovuto all’assenza di fiamma comanderà con un impulso elettrico l’interruzione del flusso di gas.

Sonde termocoppie industriali

Per la misurazione di temperature elevate o in condizioni difficili le termocoppie sono uno strumento fondamentale all’interno di sonde industriali impiegate nei processi produttivi. Qui il grande vantaggio delle termocoppie è la loro resistenza, che permette di impiegarle anche nei più diversi contesti industriali.

Termocoppie o termoresistenze: le differenze

Termocoppie e termoresistenze sono tra le sonde per la misurazione della temperatura più utilizzate, sia nel settore industriale che civile. Nella scelta su quali di queste componenti elettriche utilizzare è fondamentale ragionare su due fattori, la precisione e il tipo di temperature da misurare. Le termocoppie risultano meno precise delle termoresistenze, tuttavia sono più facili da calibrare e sono più resistenti. Se la misurazione richiede temperature molto elevate, oltre i 650°, le termocoppie sono lo strumento di misurazione ideale, grazie a un range di misurazione più esteso.

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