Control de temperatura: Termómetros, sensores, interruptores y termostatos
Figura 1: Dispositivos de control de temperatura: Termómetros bimetálicos (A), sensor de temperatura de conducto HVAC (B), interruptor de temperatura HVAC (C) y termostato manual HVAC (D)
Los dispositivos de control de temperatura, como termómetros, sensores de temperatura, interruptores y termostatos, desempeñan un papel crucial en el monitoreo y regulación de la temperatura en diversas aplicaciones industriales y domésticas. Estos instrumentos aseguran que los sistemas operen dentro de rangos de temperatura seguros y eficientes, mejorando así el rendimiento y previniendo daños. Al proporcionar lecturas precisas de temperatura y permitir respuestas automatizadas, contribuyen significativamente a mantener condiciones óptimas en procesos que van desde la fabricación hasta el control climático.
Tabla de contenidos
- Termómetro
- Sensor de temperatura
- Interruptores de temperatura
- Termostatos
- Integración de dispositivos de control de temperatura
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Termómetro
Figura 2: Termómetros bimetálicos
Un termómetro es un instrumento utilizado para medir la temperatura. Son cruciales para monitorear y controlar procesos que requieren condiciones específicas de temperatura. Basados en el principio de operación, existen diferentes tipos de termómetros. Por ejemplo, un termómetro bimetálico traduce la temperatura de un medio en movimiento mecánico a través de una tira bimetálica. Esta tira está hecha de dos metales distintos con diferentes tasas de expansión térmica. Los termómetros bimetálicos se encuentran comúnmente en electrodomésticos como aires acondicionados, así como en equipos industriales como calentadores, cables calientes y refinerías. Ofrecen un método sencillo, robusto y económico para medir la temperatura. Sin embargo, no son adecuados para temperaturas extremadamente altas y necesitan calibración regular.
Sensor de temperatura
Figura 3: Sensor de temperatura de inmersión para conductos HVAC
Un sensor de temperatura es un dispositivo que mide la temperatura y convierte los datos en una señal que puede ser leída por un observador o por un instrumento. Las funciones clave de un sensor de temperatura son:
- Medición: Medir con precisión la temperatura de un entorno, objeto o sustancia.
- Conversión: Convertir la medición de temperatura en una señal eléctrica (analógica o digital) que puede ser procesada por otros dispositivos.
- Monitoreo: Monitorear continuamente los cambios de temperatura a lo largo del tiempo.
- Control: Proporcionar retroalimentación a los sistemas de control para mantener los niveles de temperatura deseados.
Los sensores de temperatura se utilizan comúnmente en automatización industrial, sistemas HVAC, aplicaciones automotrices, dispositivos médicos, electrónica de consumo, monitoreo ambiental y la industria de alimentos y bebidas.
En sistemas HVAC, los sensores de temperatura están conectados a componentes como manejadoras de aire, hornos y termostatos para entregar lecturas precisas de temperatura a una unidad de control que gestiona el sistema. En hogares inteligentes, estos sensores facilitan el control de temperatura por zonas para minimizar el uso de energía. Existen diferentes tipos de sensores de temperatura HVAC, cada uno diseñado para propósitos y aplicaciones específicas.
Sensores de temperatura media HVAC
Los sensores de temperatura media miden la temperatura promedio (media) a lo largo de una sección de conductos o un espacio grande.
Figura 2: Sensor de temperatura media
Sensores de temperatura de conducto HVAC
Los sensores de temperatura de conducto (Figura 1 etiquetada B) están diseñados específicamente para medir la temperatura del aire que fluye dentro de los conductos HVAC. Aseguran que el aire distribuido por todo el edificio esté a la temperatura deseada.
Sensores de temperatura de inmersión HVAC
Los sensores de temperatura de inmersión se utilizan para medir la temperatura de líquidos, como el agua en un sistema de caldera o enfriador. Estos sensores son importantes para sistemas que utilizan agua u otros líquidos para calefacción o refrigeración, como sistemas de calefacción hidrónica o de agua enfriada.
Figura 3: Sensor de temperatura de inmersión HVAC
Sensores de temperatura de contacto HVAC
Los sensores de temperatura de contacto están diseñados para medir la temperatura de superficies, como conductos, tuberías o carcasas de equipos. Estos sensores son útiles para monitorear componentes específicos de HVAC como líneas de refrigerante o bobinas de calefacción.
Figura 4: Sensor de temperatura de contacto HVAC
Sensores de temperatura del cable HVAC
Estos sensores miden la temperatura a lo largo de longitudes de cable, proporcionando capacidad de detección distribuida, y son ideales para rastrear cambios de temperatura a lo largo de conductos, tuberías o habitaciones o zonas enteras, especialmente en sistemas complejos.
Figura 5: Sensor de temperatura del cable HVAC
Sensores de temperatura exterior HVAC
Diseñados para monitorear la temperatura exterior, estos sensores proporcionan datos esenciales para optimizar la calefacción y refrigeración interior basándose en las condiciones externas, y son particularmente útiles en entornos con fluctuaciones significativas de temperatura externa.
Figura 6: Sensor de temperatura exterior
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Interruptores de temperatura
Figura 7: Interruptor de temperatura HVAC
Un interruptor de temperatura es un dispositivo que responde automáticamente a los cambios de temperatura abriendo o cerrando un circuito eléctrico. Su función principal es controlar la operación de sistemas de calefacción, refrigeración o ventilación basándose en la temperatura del ambiente o de un componente específico. Al monitorear y reaccionar continuamente a las fluctuaciones de temperatura, estos interruptores ayudan a prevenir el sobrecalentamiento o congelamiento, evitando así daños en el equipo, ineficiencia y mayores costos de energía. Además, los interruptores de temperatura son esenciales para mantener un ambiente cómodo y seguro para los ocupantes al ajustar automáticamente las operaciones de HVAC de acuerdo con los requisitos de temperatura del espacio.
En un sistema HVAC, los interruptores de temperatura pueden instalarse en múltiples ubicaciones como:
- conductos de suministro de aire para regular la temperatura del aire
- conductos de retorno de aire para detectar y ajustar el aire entrante
- bobinas del evaporador para prevenir la congelación
- hornos para apagar el sistema si ocurre sobrecalentamiento
Los interruptores de temperatura industriales pueden montarse utilizando varios mecanismos como:
- contacto directo con la tubería
- montaje en termopozo
- montaje mural con una sonda en una brida
- montaje mural con una sonda en una manga de inmersión
Cada método de montaje ofrece flexibilidad y ventajas específicas para diferentes requisitos de instalación.
Figura 7: Símbolo de interruptor de temperatura para tipos normalmente abierto (izquierda) y normalmente cerrado (derecha)
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Termostatos
Figura 8: Un termostato manual HVAC de bajo voltaje
Los termostatos HVAC (Figura 1 etiquetada D) son esenciales para controlar las temperaturas interiores, mejorar el confort y aumentar la eficiencia energética. Vienen en varios tipos:
- Voltaje de línea: Los termostatos de voltaje de línea, que operan a 120 o 240 voltios, están directamente conectados a unidades de calefacción como zócalos eléctricos y calentadores de pared, haciéndolos adecuados para hogares antiguos y sistemas de zona única. Pueden ser de un solo polo, que deben permanecer energizados, o de doble polo, que pueden apagarse completamente.
- Bajo voltaje: Los termostatos de bajo voltaje, que operan a 24 a 30 voltios, son estándar para sistemas HVAC centrales y ofrecen características avanzadas como programabilidad, conectividad Wi-Fi y compatibilidad con hogares inteligentes, proporcionando un control preciso de la temperatura en múltiples zonas.
Las interfaces de termostato van desde tipos manuales básicos hasta termostatos programables, Wi-Fi e inteligentes avanzados. Los termostatos manuales requieren ajustes físicos, mientras que los modelos programables permiten a los usuarios establecer horarios de temperatura, mejorando la eficiencia energética. Los termostatos Wi-Fi permiten el control remoto a través de aplicaciones móviles o interfaces web, ideales para viajeros frecuentes. Los termostatos inteligentes utilizan algoritmos de aprendizaje y sensores para optimizar los patrones de calefacción y refrigeración, ofreciendo eficiencia energética, conveniencia y posibles ahorros de costos, y pueden integrarse con otros dispositivos de hogar inteligente. Lea nuestra guía de instalación de termostatos HVAC para más detalles sobre cómo instalar un termostato.
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Integración de dispositivos de control de temperatura
Para lograr un rendimiento y eficiencia óptimos en sistemas HVAC e industriales, los dispositivos de control de temperatura como termómetros, sensores, interruptores y termostatos deben integrarse sin problemas.
Interruptor de temperatura y sensor de temperatura de conducto
Un interruptor de temperatura activa o desactiva elementos de calefacción y refrigeración basándose en umbrales predefinidos. Si un sensor de temperatura de conducto detecta que la temperatura del aire excede el punto de ajuste deseado, el interruptor de temperatura puede activar el sistema de refrigeración para prevenir el sobrecalentamiento.
Sensor de temperatura de contacto e interruptor de temperatura
Un sensor de temperatura de contacto puede monitorear la temperatura de las líneas de refrigerante en un sistema HVAC. Si el sensor detecta que la temperatura del refrigerante cae por debajo de un umbral seguro, un interruptor de temperatura puede desactivar el compresor para prevenir la congelación y posibles daños.
Termostato y varios sensores de temperatura
Un termostato recibe entrada de varios sensores de temperatura para ajustar dinámicamente la configuración del clima interior. Durante un día frío de invierno, un sensor de temperatura exterior puede señalar al termostato que precaliente el edificio antes de que lleguen los ocupantes, asegurando el confort mientras se optimiza el uso de energía. Los termostatos también pueden integrarse con sensores de inmersión para monitorear y controlar la temperatura del agua en sistemas de calefacción hidrónica, proporcionando un control preciso del flujo y la temperatura del agua.
