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La profundidad de inserción de los termopares, resistencias térmicas y termómetros bimetálicos utilizados in situ tiene una gran influencia en la precisión de los resultados de medición. La profundidad de inserción del sensor de temperatura debe considerarse teniendo en cuenta tanto el diseño como el elemento de temperatura. 1. ¿Cómo se calcula en el diseño la profundidad de inserción de los termopares, las resistencias térmicas y los termómetros bimetálicos? Las formas más comunes de instalar termopares, resistencias térmicas y sensores de temperatura de tipo bimetálico son mediante roscas, bridas, bridas móviles y sin ningún tipo de soporte. La profundidad de inserción del sensor de temperatura varía según el método de instalación. Para más información, visite: http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022358537818.png. La profundidad de inserción también puede consultarse en: yunrun.com.cn/tech/2658.html. ① En el caso de los sensores de temperatura instalados mediante roscas, la profundidad de inserción se calcula como: la mitad del diámetro del tubo, más el tamaño del saliente donde se instala el sensor, más el espesor de la capa aislante. Los termopares y resistencias térmicas tienen un sellado externo; por lo tanto, es necesario tener en cuenta el espesor de la capa aislante para garantizar que su instalación o desinstalación sea sencilla y que no se dañe la estructura de la capa aislante. Los salientes donde se instalan los sensores suelen tener una longitud de 60 mm o 120 mm (también se pueden fabricar según las necesidades). El espesor típico de la capa aislante es de 120 mm. ◆El termómetro bimetálico cuenta con un sello interno. La forma de calcular la profundidad de inserción es la misma, pero en el caso de los sensores de temperatura, se debe restar 30 mm al tamaño del saliente del sensor (esto está relacionado con la estructura del mismo; se puede buscar en Google “saliente del sensor de temperatura” para obtener información sobre el tamaño y la estructura de dicho saliente). ② En el caso de los sensores de temperatura instalados mediante bridas fijas, la profundidad de inserción se calcula como la mitad del diámetro del tubo, más el tamaño de la conexión de la brida, más el espesor de la capa aislante. ③ En el caso de los sensores de temperatura que no cuentan con dispositivos de fijación, sino que utilizan bridas o roscas móviles, el usuario debe ajustar la profundidad de inserción. Por ejemplo, en el caso de los termopares utilizados para medir la temperatura dentro de un horno, la profundidad de inserción se calcula como la longitud real en la que se inserta el termopar dentro del horno, más el espesor del cuerpo del horno (incluyendo el espesor de las paredes del horno), más el espesor de la capa aislante. 2. ¿Qué otros factores se deben tener en cuenta al calcular la profundidad de inserción de los termopares, las resistencias térmicas y los termómetros bimetálicos? ①Dependiendo del medio de medición, la profundidad a la que se debe insertar el sensor de temperatura varía. Para garantizar la precisión de las mediciones, es necesario que la parte sensible del sensor de temperatura quede completamente sumergida en el medio que se está midiendo. Por lo general, la longitud de inmersión requerida para los sensores de temperatura es la siguiente: ◆ Al medir gases, el termopar debe tener una longitud de inmersión superior a 95 mm; los resistores térmicos y los termómetros bimetálicos deben tenerla superior a 115 mm. ◆Al medir líquidos, los termopares, las resistencias térmicas y los termómetros bimetálicos deben tener un tamaño superior a 46 mm. ◆La profundidad total de inserción del sensor de temperatura es: saliente de montaje del sensor de temperatura + espesor de la pared del tubo + longitud de inmersión. ②En diferentes dispositivos, debido a las distintas posiciones de instalación, la profundidad de inserción del sensor de temperatura varía. En el diseño, solemos tomar como referencia la línea central del tubo para calcular la profundidad de inserción del sensor de temperatura. Este método es adecuado para la mayoría de las aplicaciones, pero puede no serlo para la medición de temperaturas en tuberías de gran diámetro, equipos de tipo torre o hornos. Por un lado, esto podría causar desperdicio; por otro, impide una instalación fija del sensor. Por ejemplo, para la medición de la temperatura en equipos de tipo torre, cuando el sensor de temperatura se instala horizontalmente, basta con que su profundidad de inserción sea de 300-400 mm. En cuanto a la medición de la temperatura en el interior de las calderas, los sensores de temperatura suelen instalarse también de forma horizontal; teniendo en cuenta el espesor de los ladrillos refractarios del recipiente de la caldera, es suficiente que el termopar se inserte a una profundidad de 150 mm dentro de la caldera. ③En tuberías de diferentes diámetros, debido a las diferencias en la velocidad del flujo, la profundidad a la que se inserta el sensor de temperatura también varía. El flujo del fluido dentro de la tubería puede presentarse en dos estados: flujo laminar y flujo turbulento, dependiendo de la velocidad del flujo. La velocidad del fluido es máxima en el centro de la tubería y mínima cerca de sus paredes. Cuando la velocidad del flujo es baja, el fluido fluye en capas, sin mezclarse entre sí; esto se denomina flujo laminar. A medida que aumenta la velocidad del flujo, las líneas de flujo del fluido comienzan a oscilar de forma ondulada. La frecuencia y el amplitud de estas oscilaciones aumentan con el aumento de la velocidad del flujo. Estas líneas de flujo se denominan flujos transitorios ； Cuando la velocidad del flujo aumenta mucho, las líneas de flujo dejan de ser claramente discernibles. En el campo de flujo aparecen numerosos remolinos pequeños; la laminaridad se rompe, y entre las capas de fluido no solo hay deslizamiento, sino también mezcla. En este momento, el fluido se mueve de manera irregular, generándose velocidades componentes perpendiculares al eje del tubo por donde fluye. Este tipo de movimiento se denomina turbulencia. En estado de turbulencia, el sensor de temperatura puede medir cambios en la temperatura del medio de manera más uniforme, siempre y cuando pase a través de una capa muy delgada de flujo laminar en la pared del tubo. En el estado de flujo laminar, los cambios en la temperatura en la zona superior se detectan primero en el centro del tubo, y posteriormente, de forma gradual, en las paredes del mismo. La demora en la detección de los cambios de temperatura en la posición 1/4 del tubo es muy pequeña en comparación con la detección en el centro. Por esta razón, no es necesario que la profundidad de inserción del sensor de temperatura se calcule siempre desde el centro del tubo, especialmente en tubos de gran diámetro. De lo contrario, el sensor de temperatura sería demasiado largo, lo cual aumentaría los costos y además aumentaría el riesgo de daños en el mismo. La profundidad de inserción del sensor de temperatura se calcula a partir de la distancia desde las roscas o bridas de fijación que vienen incluidas con el sensor. Si en la tubería existe un soporte para tuercas, y la altura de dicho soporte es de 40 mm, entonces esa altura debe mantenerse, independientemente del diámetro de la tubería. La longitud de la parte del sensor de temperatura que está en contacto con la temperatura es de aproximadamente 30 mm. Esta parte debe encontrarse sobre la línea central del tubo. Por lo tanto, si el diámetro del tubo es de 500 mm, entonces la profundidad a la que se inserta el sensor de temperatura será: radio del tubo 250 + distancia hasta el asiento de la tuerca de montaje 40 + longitud de la sonda 30 = 320 mm. Si, desde el punto de vista técnico, el tubo permanece siempre lleno y su diámetro es grande, entonces no es necesario cumplir con esta regla; basta con que la longitud del elemento insertado en el tubo sea igual o superior a 10 veces el diámetro del tubo protector ； Si alguna de las tuberías cuenta con un aislamiento bastante grueso, entonces la altura del asiento para las tuercas podría ser mayor. Si el diámetro de los tubos utilizados en el proceso es demasiado pequeño (menos de 80 mm), al instalar sensores de temperatura, es necesario fabricar tubos ampliadores para el termómetro. Se trata de un cambio de diámetro que se realiza en los tubos de pequeño diámetro a fin de satisfacer las necesidades de medición de la temperatura. En la instalación de termopares y resistencias térmicas, se debe tener en cuenta que sea favorable para una medición precisa de la temperatura, que sea seguro y fácil de mantener, y que no afecte al funcionamiento del equipo ni a las operaciones de producción. Es necesario cumplir con todos estos requisitos. Al elegir la ubicación de instalación y la profundidad de inserción del sensor de temperatura, es necesario tener en cuenta los siguientes puntos: ① Para que haya un intercambio térmico adecuado entre el extremo de medición del termopar o de la resistencia térmica y el medio que se está midiendo, es preciso seleccionar adecuadamente la ubicación del sensor. Se debe evitar colocar los sensores de temperatura cerca de válvulas, codos, así como en las zonas ocultas de las tuberías y equipos ； ②Los termopares y resistencias térmicas que cuentan con una cubierta de protección presentan pérdidas por transferencia y disipación de calor. Para reducir los errores en las mediciones, es necesario que los termopares y resistencias térmicas tengan una profundidad de inserción suficiente. ◆ En el caso de las resistencias térmicas utilizadas para medir la temperatura del fluido en el centro de un tubo, generalmente se debe insertar su extremo de medición en el centro del tubo (ya sea en posición vertical u inclinada). Si el diámetro del tubo es de 200 milímetros, entonces la profundidad de inserción de la resistencia térmica debería ser de 100 milímetros ； ◆Para la medición de la temperatura de fluidos a altas temperaturas, altas presiones y velocidades elevadas (como la temperatura del vapor principal), con el fin de reducir la resistencia que ejerce la cubierta protectora sobre el fluido y evitar que esta se rompa bajo la acción del mismo, se puede utilizar un método de inserción superficial de la resistencia térmica, o bien una resistencia térmica de tipo manguito. En el caso de las resistencias térmicas con inserción superficial, la profundidad a la que se insertan en el tubo del vapor principal debe ser de al menos 75 mm ； La profundidad de inserción estándar para las resistencias térmicas de tipo manguito es de 100 mm ； ◆Si es necesario medir la temperatura del humo en el conducto de humos, aunque el diámetro del conducto sea de 4 m, basta con insertar la resistencia térmica a una profundidad de 1 m ； ◆Cuando la profundidad de inserción del elemento a medir excede los 1 m, se debe instalarlo lo más verticalmente posible, o bien se deben añadir soportes y fundas de protección. 3. ¿Cómo se mide la profundidad de inserción de los termopares, las resistencias térmicas y los termómetros bimetálicos una vez que se han obtenido? ①La profundidad de inserción del termopar o la resistencia térmica, fijado mediante roscas, es la longitud desde la superficie de sellado en el extremo de las roscas hasta su punta (se incluye también la longitud de las roscas) ； http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022229468499.png ②La profundidad de inserción del termómetro bimetálico es la longitud desde la superficie de sellado en la parte superior del hilo hasta su extremo (la longitud del hilo no se tiene en cuenta) ； http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022249481986.png ③ La profundidad de inserción del sensor de temperatura en la brida fija es igual a la longitud desde la superficie de sellado de la brida hasta su extremo superior (no se tiene en cuenta el espesor de la brida) ； http://yunrun.com.cn/upload/201908/02/201908022242242520.png ④ Termopares y resistencias térmicas con roscas o bridas ajustables; el usuario puede ajustar la profundidad de inserción dentro del rango total permitido. 4. ¿Cuál es la relación entre la profundidad de inserción y la longitud total de los termopares, las resistencias térmicas y los termómetros bimetálicos? Longitud total del sensor de temperatura = profundidad de inserción del sensor de temperatura + longitud posterior. ① En el caso de los termopares y resistencias térmicas de montaje convencional, la longitud total es igual a la profundidad de inserción más 150 mm (150 mm es el valor estándar; este valor puede aumentarse o disminuirse según las necesidades de instalación en el sitio). ②Longitud total de los termopares y resistencias térmicas de estructura especial = profundidad de inserción + dimensiones de la estructura por defecto del fabricante (estas dimensiones no están reguladas por normas; se deben seguir las especificaciones técnicas del producto del fabricante). ③ Longitud total de los termómetros bimetálicos = profundidad de inserción + longitud del extremo posterior (tampoco hay normas al respecto; se deben seguir las especificaciones técnicas del producto del fabricante). En el caso de los termopares, las resistencias térmicas y los termómetros bimetálicos, siempre y cuando su calidad sea adecuada, es indispensable seguir las instrucciones de instalación adecuadas. Para obtener resultados lo más precisos posibles y minimizar los errores, es fundamental tener en cuenta la profundidad a la que se deben insertar los termopares, las resistencias térmicas y los termómetros bimetálicos.