El Pt100 es un sensor de resistencia de platino que vale 100 ohmios a 0 °C y crece de forma casi lineal con la temperatura. El termopar genera una tensión pequeña en la unión de dos metales distintos. El Pt100 es más exacto y estable por debajo de unos 500 °C; el termopar es más robusto, rápido y llega a temperaturas mucho mayores.
Dos principios para medir temperatura
La temperatura es una de las variables más medidas en la industria, y dos sensores cubren la mayor parte de los casos: el detector de temperatura por resistencia (RTD), del que el Pt100 es el ejemplo más común, y el termopar. Aunque ambos entregan una señal eléctrica que depende de la temperatura, funcionan con principios distintos y tienen exigencias de conexión diferentes. Elegir uno u otro, y conectarlo bien, es la diferencia entre una lectura confiable y una que deriva sin que nadie sepa por qué.
Pt100: resistencia de platino
El Pt100 es un elemento de platino cuya resistencia es de 100 Ω a 0 °C. El coeficiente normalizado de 0,00385 por grado, definido en IEC 60751 y ASTM E1137, da una sensibilidad nominal de unos 0,385 Ω por °C. La relación entre resistencia y temperatura es casi lineal. Se describe con la ecuación de Callendar–Van Dusen. Para temperaturas de 0 a 850 °C: R = R0 (1 + A·T + B·T²), con A = 3,9083 × 10⁻³ y B = −5,775 × 10⁻⁷. Para temperaturas bajo cero, se añade un término adicional.
Ejemplo ilustrativo. ¿Cuánto vale un Pt100 a 100 °C? R = 100 × (1 + 3,9083 × 10⁻³ × 100 − 5,775 × 10⁻⁷ × 100²) = 100 × (1 + 0,39083 − 0,005775) ≈ 138,5 Ω. Con la aproximación lineal de 0,385 Ω por grado, saldría 138,5 Ω también; la curvatura sólo se nota lejos de 0 °C.
Los RTD industriales se prefieren desde unos −200 hasta cerca de 500 °C, y rara vez se usan por encima de unos 660 °C. Su exactitud y repetibilidad son altas, y mantienen la estabilidad durante años; por debajo de 600 °C han ido sustituyendo a los termopares en la industria. Tienen tolerancias normalizadas por clases, como F0.3, F0.15 y F0.1 de la norma EN 60751 (para elementos de película delgada, la clase F0.3 es válida de −50 a 500 °C, la F0.15 de −30 a 300 °C y la F0.1 de 0 a 150 °C). Cuanto mejor la clase, menor la tolerancia y mayor el precio.
El problema de los cables: 2, 3 y 4 hilos
El Pt100 mide una resistencia de unos cientos de ohmios, y los hilos de conexión también tienen resistencia, de modo que hay que cuidar cómo se miden:
| Conexión | Qué hace | Cuándo se usa |
|---|---|---|
| 2 hilos | La resistencia de los dos conductores se suma a la del sensor | Distancias muy cortas o poca exigencia de exactitud |
| 3 hilos | El circuito de medida compensa los conductores si son iguales | Práctica casi universal en la industria |
| 4 hilos | Dos hilos inyectan corriente y dos miden la tensión, sin influencia de los cables | Medición de alta exactitud, laboratorio y calibración |
Ejemplo ilustrativo. Un Pt100 a 2 hilos, con 1 Ω de resistencia de conductores sumada en ida y vuelta. Ese ohmio se lee como 1 / 0,385 ≈ 2,6 °C de error, constante e invisible, porque el instrumento no puede distinguirlo del sensor. Con tres hilos, el mismo cable aporta un error cercano a cero, siempre que los tres conductores sean del mismo calibre y longitud.
En un plano debe quedar claro cuántos hilos tiene cada sonda y a qué borne va cada color. Un Pt100 de tres hilos tiene dos conductores del mismo color y uno distinto: los dos iguales son los que van a la misma terminal del sensor.
Termopar: tensión en la unión de dos metales
Un termopar son dos conductores de materiales distintos unidos en un extremo. Cuando la unión (la punta de medida) está a una temperatura distinta de la de sus otros extremos, aparece entre ellos una tensión muy pequeña, del orden de microvoltios por grado, por el efecto Seebeck. La tensión que aparece depende del par de materiales, que define el tipo:
| Tipo | Materiales | Rango aproximado | Notas |
|---|---|---|---|
| K | Cromel – alumel | −200 a 1350 °C | El más común; unos 41 µV/°C; se degrada en atmósferas reductoras |
| J | Hierro – constantán | −40 a 750 °C | Unos 50 µV/°C; el hierro se oxida y corroe |
| T | Cobre – constantán | −200 a 350 °C | Buena en bajas temperaturas; no magnético |
| E | Cromel – constantán | hasta cerca de 740 °C | Mayor señal por grado, unos 68 µV/°C |
| N | Nicrosil – nisil | −270 a 1300 °C | Alternativa al K con mejor estabilidad |
| R, S, B | Platino-rodio | hasta 1600–1800 °C | Para temperaturas muy altas; baja sensibilidad, alto costo |
Compensación de la unión fría
El termopar no mide la temperatura de la punta, sino la diferencia entre la punta y el lugar donde sus cables terminan en el instrumento. Si el instrumento no conoce esa temperatura de referencia, la lectura está mal. Por eso los transmisores y las tarjetas de termopar miden la temperatura de sus propios bornes con un sensor adicional y la suman a la medida: es la compensación de unión fría. Históricamente se usaba un baño de hielo a 0 °C como referencia.
Ejemplo ilustrativo. Un termopar tipo K mide 300 °C con los bornes del instrumento a 25 °C. La tensión generada corresponde a unos 275 °C de diferencia, que, con la sensibilidad aproximada de 41 µV/°C, son cerca de 11,3 mV. Si el instrumento no compensara, mostraría unos 275 °C, es decir, 25 °C menos que el valor real. Con compensación, suma la referencia y muestra 300 °C.
Cable de extensión
Entre el termopar y el instrumento debe usarse cable de extensión o de compensación del mismo tipo, que sigue la misma curva del termopar en un rango limitado de temperatura. Un cable de cobre común crearía nuevas uniones entre metales distintos en los bornes y generaría tensiones adicionales. Además, la polaridad importa, y los códigos de colores varían entre IEC y ANSI, así que el plano y el cable deben seguir el mismo.
Exactitud y límites
Las tolerancias son mayores que las de un Pt100: para el tipo K, la norma IEC permite ±1,5 °C hasta 375 °C y, por encima, un 0,4 % de la temperatura. Con el uso a alta temperatura el termopar se desvía, por envejecimiento metalúrgico; los aislamientos plásticos fallan cerca de 300 °C y los cerámicos soportan hasta cerca de 1000 °C. Un error menor de 1 °C es difícil de lograr con termopares.
Comparación y elección
| Criterio | Pt100 | Termopar |
|---|---|---|
| Rango | Hasta cerca de 500–660 °C | Hasta más de 1300 °C (tipo K) y más con platino |
| Exactitud y estabilidad | Alta, estable por años | Menor, deriva con el uso |
| Respuesta | Más lenta, vaina más gruesa | Más rápida, vainas muy delgadas |
| Señal | Resistencia, requiere corriente de excitación | Tensión de microvoltios, requiere amplificación |
| Conexión | 2, 3 o 4 hilos de cobre | Cable de extensión del mismo tipo |
| Referencia | No necesita | Necesita compensación de unión fría |
| Vibración y golpes | Más delicado | Más robusto |
El criterio práctico: si la temperatura está por debajo de unos 500 °C y se necesita exactitud y estabilidad, el Pt100; si es más alta, si el proceso exige una respuesta rápida o si la sonda debe ser muy pequeña, el termopar. Si basta con ±2 °C, un termopar es suficiente.
Algunas aplicaciones eléctricas ilustran el criterio. En los devanados y el aceite de un transformador se usan sondas Pt100 por su estabilidad, como se explica en indicadores de temperatura del transformador; en motores de gran tamaño los Pt100 de devanado y de rodamientos son la práctica habitual. Ver también temperatura alta en el transformador.
De la sonda al sistema de control
La señal de un Pt100 o de un termopar pasa casi siempre por un transmisor de temperatura montado en la cabeza de la sonda o en riel. Este acondiciona la señal y la convierte en 4-20 mA, con la linealización del sensor y, en el caso del termopar, la compensación. El rango del transmisor debe coincidir con el configurado en el sistema de control. Las tarjetas de entrada directas de RTD y termopar de un PLC cumplen la misma función, pero exigen cable más cuidadoso. Para el lazo analógico, vea señal 4-20 mA: cómo funciona.
Errores frecuentes
- Usar cable de cobre común para prolongar un termopar.
- Conectar un Pt100 de tres hilos con conductores de distinto calibre o longitud.
- Configurar la entrada con el tipo de termopar equivocado: la lectura parece razonable pero está desviada.
- Olvidar la compensación de unión fría o medirla lejos de los bornes reales.
- Poner la vaina fuera del flujo, con aire estancado o a una profundidad insuficiente, de modo que mida la temperatura de la tubería y no del fluido.
- Tender cables de sensor junto a cables de variadores o de potencia.
- Mezclar polaridades en un termopar.
- Usar un termopar de punta expuesta en un ambiente contaminante.
Lista de verificación
- Tipo de sensor y clase de exactitud definidos según el proceso.
- Rango de medida con holgura sobre la temperatura máxima esperada.
- Para Pt100: número de hilos, calibre igual en todos y tipo de entrada configurado.
- Para termopar: tipo, cable de extensión del mismo tipo, polaridad y compensación.
- Vaina de material y longitud adecuados al fluido y a la presión.
- Cable apantallado, con la malla conectada según el plano.
- Rango del transmisor igual al del sistema de control.
- Comprobación con un simulador o un baño de referencia antes de entregar.
- Tag, tipo y número de serie en el listado de instrumentos.
Cómo le ayudamos
Un sensor de temperatura bien elegido y mal conectado da una lectura creíble y equivocada, y se descubre cuando un equipo se calienta. En el diseño, nuestro servicio de diseño de ingeniería y estudios define el sensor, el transmisor y el cableado de cada punto; en campo, las pruebas y puesta en servicio comprueban la lectura con una referencia antes de dar el equipo por listo. Para detectar puntos calientes en tableros y subestaciones, vea termografía en subestaciones y tableros.
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Referencias
- IEC 60751, Industrial platinum resistance thermometers and platinum temperature sensors.
- IEC 60584, Thermocouples (citada por título).
- Wikipedia, «Resistance thermometer» y «Thermocouple» (CC BY-SA 4.0), consultadas el 2026-11-05.
- Kuphaldt, T. R., Lessons in Industrial Instrumentation, capítulo de temperatura (CC BY 4.0).
Preguntas frecuentes
¿Qué significa Pt100?
Es un termómetro de resistencia de platino cuya resistencia nominal es de 100 ohmios a 0 °C. Con el coeficiente normalizado de 0,00385 por grado, su resistencia aumenta cerca de 0,385 ohmios por cada grado centígrado.
¿Por qué se prefiere la conexión a tres hilos en un Pt100?
Porque compensa la resistencia de los cables. Con dos hilos, la resistencia del conductor se suma a la del sensor y se lee como temperatura. Con tres hilos, el circuito de medida resta el efecto de los conductores si los tres tienen la misma resistencia.
¿Un termopar necesita cable especial?
Sí. Debe llegar al instrumento con cable de extensión o de compensación del mismo tipo, porque un cable de cobre común crearía otras uniones de metales distintos y agregaría tensiones que se leerían como temperatura. Además hay que respetar la polaridad y el código de colores del tipo.
¿Cuándo usar termopar en lugar de Pt100?
Cuando la temperatura supera lo que soporta el Pt100, cuando se necesita una respuesta rápida o una sonda muy delgada, o cuando el sensor debe soportar vibración y golpes. Para medir con mayor exactitud y estabilidad por debajo de unos 500 °C se prefiere el Pt100.