TERMOCOPPIE

TERMOCOPPIE

CARATTERISTICHE GENERALI

Le termocoppie sono sensori di temperatura che funzionano per mezzo di due conduttori diversi, uniti alle loro estremità. Al loro interno vi è un circuito elettrico formato da due conduttori metallici di differente materiale saldati insieme alle loro estremità.

In presenza di una differenza di temperatura tra le due giunzioni, si genera una circolazione di corrente, c.d. forza elettromotrice, nel caso in cui venga aperta una delle due giunzioni, che è proporzionale alla differenza di temperatura; tali giunzioni sono dette giunto caldo (comunemente chiamato anche “giunto di misura”), direttamente esposto alla temperatura che si vuole misurare e giunto freddo (o “giunto di riferimento”), corrispondente alla giunzione tra i conduttori della termocoppia ed il circuito di misura, mentre i terminali sono a temperatura ambiente; la differenza di potenziale fra essi è proporzionale alla differenza fra la temperatura da rilevare e la temperatura ambiente.

La polarizzazione e l’intensità della forza elettromotrice generata dipende unicamente dalla tipologia dei due metalli che costituiscono la termocoppia e dalla temperatura a cui sono sottoposti i due giunti.

Affinché la termocoppia misuri una data temperatura di processo è necessario che il giunto freddo sia ad una temperatura nota (solitamente 0°C), in modo che il loop di corrente generatosi (forza elettromotrice) dipenda unicamente dalle temperatura del giunto caldo.

Parametri tecnici principali:

• Intervallo di temperatura in cui la termocoppia può operare o la massima temperatura di impiego
• Tensione fornita

Tali parametri dipendono dai materiali dai quali è costituita la termocoppia.

Vantaggi nell’impiego di termocoppie:

• Possibilità di misurare un ampio campo di temperature (dell’ordine di 2000°C);
• Possibilità di impiego di materiali resistenti alle diverse condizioni ambientali
• Le termocoppie sono sensori di temperatura con costi contenuti.

Non ci sono, al contrario, particolari inconvenienti o svantaggi nel loro impiego, a parte la mancanza di linearità ed i bassi livelli della tensione d’uscita.

Il tipo di termocoppia dipende dai metalli che ne costituiscono i conduttori, e possono essere riassunti come di seguito:

Esistono due tipologie costruttive di termocoppie:

1. Termocoppie ad isolamento tradizionale
2. Termocoppie ad isolamento minerale.

Le termocoppie con isolamento tradizionale sono costituite da:

Termocoppie ad isolamento tradizionale (composizione):

1. Giunto di misura (o giunto caldo): è la zona in cui i due conduttori della termocoppia sono uniti tra loro; essendo la sua dimensione di dimensioni ridotte, possiamo considerare la misura con le termocoppie di tipo puntiforme. L’esecuzione di questa giunzione deve essere fatta in modo tale da non presentare tensioni meccaniche sui due conduttori (specialmente per quanto riguarda le termocoppie a base di metallo nobile) in quanto queste, una volta in temperatura, pregiudicherebbero il corretto funzionamento della termocoppia.
2. Fili della termocoppia: devono essere adeguatamente dimensionati in base alle condizioni di impiego; è possibile inserire nella stessa sonda due o più termocoppie.
3. Isolatori ceramici: servono per mantenere isolati i fili della termocoppia per tutta la lunghezza della sonda tra di loro e verso la guaina esterna.
4. Guaina di protezione: ha lo scopo di proteggere i fili della termocoppia; infatti, essendo a diretto contatto con il processo, è fondamentale che la guaina di protezione sia del materiale più indicato e che abbia specifiche dimensioni. Solitamente metallica, se la temperatura di processo è molto elevata, può essere anche in materiale ceramico. In condizioni particolari, è opportuno che la guaina sia rivestita di un ulteriore protezione che prende il nome di pozzetto termometrico.
5. Testata di connessione: contiene una morsettiera di materiale isolante, solitamente ceramica, che permette il collegamento elettrico della termocoppia; per impiego in atmosfere esplosive, è possibile anche equipaggiare tali termocoppie con testate dei collegamenti anti-deflagranti ATEX.  Al posto della morsettiera è possibile installare un convertitore con uscita 4-20mA.

Termocoppie ad isolamento minerale MgO (composizione):

Si tratta di termocoppie che permettono di raggiungere elevate prestazioni ed una estesa vita utile operativa, date le eccellenti tecnologie con le quali vengono costruite e le loro caratteristiche meccaniche, anche racchiuse in dimensioni molto ridotte (da 0,5 mm di diametro), ma anche molto lunghe. La loro guaina di protezione può assumere raggi di curvatura anche molto stretti.

1. Giunto di misura: i due conduttori costituenti la termocoppia sono uniti all’interno del cavo isolato in ossido minerale. Il giunto caldo può essere isolato, a massa oppure esposto.
2. Fili della termocoppia: all’interno del cavo isolato in MgO si possono trovare due, quattro o sei fili; pertanto, la termocoppia potrà essere semplice, doppia o tripla.
3. Guaina con isolamento minerale: è composta da una guaina metallica contenente i conduttori isolati tra loro e la guaina stessa; ciò avviene per mezzo di ossidi metallici purissimi e altamente compressi; l’isolamento standard è l’ossido di magnesio MgO.
4. Testata di connessione: contiene una morsettiera di materiale isolante, solitamente ceramica, che permette il collegamento elettrico della termocoppia;  utilizzate custodie antideflagranti. per impiego in atmosfere esplosive, è possibile anche equipaggiare tali termocoppie con testate dei collegamenti anti-deflagranti ATEX. Al posto della morsettiera è possibile installare un convertitore con uscita 4-20mA.

Il grafico seguente mostra il tempo necessario ad una termocoppia con isolamento

minerale per il raggiungere il 63,2% del salto termico misurato in acqua con velocità di 0,4m/s

Una termocoppia di tipologia standard presenta una forma cilindrica con guaina in acciaio inox AISI 304 e con isolamento minerale MgO, adatta per misure e regolazioni generiche con uscita cavo dalla guaina protetta da una molla in acciaio inox; può essere semplice o doppia mentre il giunto di misura può essere isolato,a massa o esposto.

Temperatura di funzionamento	Variabile in base al modello in funzione del tipo di cavo
Precisione / accuratezza di misurazione	Classe 1 e 2 (EN – DIN), Classe A e B (Ansi) in accordo a normative EN 60584-2 classe 2, DIN 43710 classe 2, Ansi Mc.96.1 classe STD
Tipo di terminali / tipo collegamento	Standard, Faston, Spina compensata di forma MGN, Spina compensata di forma Standard, con Puntalini oppure con Fili uscenti di lunghezza 7 mm.
Tipo modello (scala di temperatura) / Tipo di cavo	0/400°C, -40/+200°C, -50/+240°C, 0/400°C
Numero di elementi sensibili	Semplice con 1 o 2 elementi sensibili oppure Doppio
Tipo di sensore	tipo “J” (Fe-Co), tipo “K” (Cr-Al), tipo “T” (Cu-Co), tipo “N” (Nicrosil-Nisil)
Diametro guaina (ØG)	Ø 0,5 – 1 – 1,5 – 2 – 3 – 4 – 4,5 – 6 – 8 mm o altro su specifica del cliente
Materiale guaina	AISI304, AISI316 (max 600°C),  INCONEL 600 (max 1150°C)
Lunghezza Guaina (LG)	30, 50, 100, 200, 250, 1000 mm o altro su specifica del cliente
Lunghezza estensione (se presente) (LC)	da specificare in dm
Giunto di misura	Esposto, a Massa oppure Isolato
Diametro foro di fissaggio (ØF) (se presente)	Adatto per vite M4, M5, M6

 

Alternativamente, le termocoppie possono essere impiegate anche in applicazioni per immersione, complete di testa di connessione, ad isolamento convenzionale, adatte per misure e regolazioni generiche su impianti

con bassa, media o alta pressione. Questi modelli vengono installati tramite un raccordo filettato saldato direttamente sulla guaina (fisso) oppure tramite appositi giunti a compressione o flangia scorrevoli. Il collegamento elettrico è realizzato all’interno della testa di connessione per mezzo di una morsettiera ceramica. Su richiesta possono essere alternativamente fornite con uscita analogica 4-20 mA.

Temperatura di funzionamento	Variabile in funzione del materiale della guaina (max 400°per TC tipo T)
Precisione / accuratezza di misurazione	Classe 1 e 2 (EN – DIN), Classe A e B (Ansi) in accordo a normative EN 60584-2 classe 2, DIN 43710 classe 2, Ansi Mc.96.1 classe Standard o Speciale
Connessioni elettriche	M20x1,5
Tipo modello (scala di temperatura) / Tipo di cavo	0/400°C, -40/+200°C, -50/+240°C, 0/400°C
Numero di elementi sensibili	Semplice oppure Doppio
Tipo di sensore	tipo “J” (Fe-Co),  tipo “K” (Cr-Al), tipo “T” (Cu-Co), tipo “N” (Nicrosil-Nisil)
Diametro guaina (ØG)	Ø 6 – 8 – 10 – 13 – 17 – 21 mm
Materiale guaina	AISI304, AISI316 (max 600°C), AISI310 (max 1100°C), AISI446 (max. 1050°C), INCONEL 600 (max 1150°C)
Lunghezza di immersione guaina (LG)	50, 100, 200 mm o altro su specifica del cliente
Lunghezza estensione (LE)	senza estensione, 50, 100 oppure 150 mm
Giunto di misura	Esposto (forata per aria), a Massa oppure Isolato
Attacco filettato	G. 1/8″, 1/4″, 3/8″, 1/2″
Grado di protezione testata collegam.	min. IP54, IP65, IP65 certificata ATEX Eexd IIC T6

PRODOTTO DI QUALITA’ CERTIFICATA

La nostra gamma di termocoppie, fornite a corredo della nostra ampia gamma di prodotti ed accessori nel settore del trattamento termico di fluidi, aria e gas, è sottoposto ai più rigidi controlli dimensionali ed a prove elettriche in accordo alle normative del nostro Sistema di Qualità Aziendale certificato  ISO 9001:2015 ed in piena rispondenza  ai requisiti delle norme vigenti CEI/EN.

TERMOCOPPIE STANDARD A CATALOGO

Siamo in grado di fornire termocoppie di tipologia e dimensioni standard (termocoppie e cavi termocoppia tipo “K”, “J”, ecc…), la maggior parte delle quali disponibili in stock per pronta consegna, laddove non vi siano esigenze di termoregolazione particolarmente complesse; inoltre, possiamo agevolmente adempiere a richieste specifiche del cliente, limitatamente all’applicazione di destinazione, quanto a specifici requisiti dimensionali e/o di finitura personalizzata su commessa e termini di consegne entro circa quattro settimane da ricevimento ordine.

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CAVI PER TERMOCOPPIE (Cavi Termocoppia)

A corredo, disponiamo di un’ampia gamma di cavi per trasmissione segnali e per termocoppie.

Questi cavi vengono realizzati in un materiale specifico ed un isolamento termico in funzione della temperatura e di atmosfera alle quali verranno impiegati, di cui riportiamo, a seguire, alcune caratteristiche fisiche relative ai vari tipi di isolamento:

Per una corretta misurazione della temperatura, è indispensabile che la trasmissione del segnale in tensione prodotto dalla termocoppia allo strumento di misura non venga in alcun modo alterato; per questo, il cavo che permette questo collegamento deve necessariamente avere caratteristiche molto simili a quelle della termocoppia.

Esistono tre tipi di cavi per termocoppie:

1. Cavo termocoppia – normalmente utilizzato per la costruzione dei sensori a termocoppia, garantisce tutte le caratteristiche termoelettriche della termocoppia sull’intero intervallo di temperatura definito dallo standard di riferimento adottato (DIN, IEC, ANSI).
2. Cavo di estensione – normalmente utilizzato per collegare la termocoppia allo strumento di misura; i suoi conduttori hanno le medesime caratteristiche e proprietà termoelettriche delle rispettive termocoppie all’interno di un limitato campo di temperatura, nel range 0-200°C.
3. Cavo di compensazione – utilizzato per collegare la termocoppia al rispettivo strumento di misura; i suoi conduttori hanno caratteristiche differenti rispetto a quelli delle termocoppie alle quali sono collegate, sebbene ne mantengano le medesime proprietà termoelettriche, con un intervallo limitato di temperatura, normalmente nel range 0-100°C oppure 0-150°C). Solo come esempio, possiamo pensare ad cavo di compensazione per termocoppie con conduttore positivo di rame (Cu) e quello negativo di lega rame-nichel (Cu-Ni).

Di seguito, viene indicata una tabella che mostra, rispettivamente per tipologia di cavi di estensione e di compensazione, la natura dei conduttori e le tolleranze in accordo agli standard internazionali.

Alcuni esempi:

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