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Sensor

Calculadora de Temperatura RTD (PT100/PT1000)

Convierte resistencia a temperatura para sensores RTD PT100 y PT1000 según IEC 60751.

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Fórmula

T=R−R0R0⋅αT = \frac{R - R_0}{R_0 \cdot \alpha}
T— Temperatura (°C)
R— Resistencia medida (Ω)
R₀— Resistencia nominal a 0°C (Ω)
α— Coeficiente de resistencia a la temperatura (°C⁻¹)

Cómo Funciona

Esta calculadora convierte la resistencia RTD en temperatura mediante la ecuación de Callendar-Van Dusen, utilizada por ingenieros de procesos, técnicos de calibración y diseñadores de automatización industrial para medir con precisión la temperatura de -200 a +850 C. Los RTD (detectores de temperatura de resistencia) aprovechan la relación lineal resistencia-temperatura en platino puro: R (T) = R0 * (1 + A*T + B*T^2 + C* (T-100) *T^3) por IEC 60751:2022. Los coeficientes estándar son A = 3.9083e-3 /C, B = -5.775e-7 /C ^2 y C = -4.2735e-12 /C ^4 (C se aplica solo por debajo de 0 C). Los sensores PT100 (R0 = 100 ohmios) proporcionan una sensibilidad de 0,385 ohmios/C; los sensores PT1000 (R0 = 1000 ohmios) proporcionan 3,85 ohmios/C, lo que permite una interfaz ADC directa con el microcontrolador. La norma IEC 60751 define las clases de precisión: clase AA (+/-0,1 C a 0 °C), clase A (+/-0,15 °C), clase B (+/-0,3 °C) y clase C (+/-0,6 °C). El coeficiente de temperatura alfa = 0,00385055 ohmios/ohmios C es el estándar europeo (DIN/IEC); algunos sensores estadounidenses utilizan un coeficiente alfa = 0,003916 (ASTM E1137).

Ejemplo Resuelto

Problema: un sensor PT100 de 4 hilos lee 138,51 ohmios en un reactor farmacéutico. Calcule la temperatura y verifique que cumpla con la tolerancia de clase A de la norma IEC 60751.

Solución:

  1. Dado: R = 138,51 ohmios, R0 = 100 ohmios, coeficientes IEC 60751
  2. Para T > 0 C, usa cuadrática: R = R0* (1 + A*T + B*T^2)
  3. Reorganizar: 138.51 = 100* (1 + 3.9083E-3*t - 5.775E-7*t^2)
  4. 1,3851 = 1 + 3,9083E-3*t - 5,775E-7*t^2
  5. Resolver cuadrática: T = (A - sqrt (A^2 - 4*B* (1-R/R0)))/(2*B)
  6. T = (3.9083e-3 - sqrt (1.528e-5 + 2.224e-6))/(-1.155e-6) = 100,0 C
  7. Tolerancia de clase A a 100 °C: +/- (0.15 + 0.002*|T|) = +/-0.35 C
Resultado: la temperatura es de 100,0 °C. La lectura está dentro de la tolerancia de clase A si la resistencia del sensor está dentro de los 138,51 +/-0,135 ohmios (0,35 °C * 0,385 ohmios/C).

Consejos Prácticos

  • ✓Utilice una conexión de 4 hilos (Kelvin) para una precisión de +/-0,01 °C; la conexión de 3 cables asume resistencias de cable coincidentes y alcanza +/-0,1 °C; los 2 hilos solo son adecuados para recorridos cortos (<1 m) o cuando la resistencia del cable está calibrada según la norma ASTM E1137
  • ✓Limite la corriente de excitación a 1 mA para mantener el autocalentamiento por debajo de 0,05 °C en instalaciones industriales típicas; a 5 mA, el autocalentamiento en aire en reposo alcanza los 0,5-2 °C, según la construcción del sensor
  • ✓Para temperaturas superiores a 500 °C, utilice RTD de platino con aislamiento cerámico de 850 °C; para aplicaciones criogénicas por debajo de -200 °C, utilice RTD de rodio-hierro según los estándares de calibración del NIST

Errores Comunes

  • ✗Si se utiliza la ecuación de dos términos por debajo de 0 °C, se omite el coeficiente C cúbico, lo que provoca errores que superan los 0,5 °C a -100 °C y los 2,5 °C a -200 °C según los cálculos del anexo B de la norma IEC 60751
  • ✗Los valores confusos de PT100 (100 ohmios) y PT1000 (1000 ohmios) producen errores de temperatura 10 veces mayores; compruebe que R0 coincide con su tipo de sensor antes del cálculo
  • ✗Ignorando la resistencia del cable en las conexiones de 2 hilos: 1 m de cable de cobre de 24 AWG añade 0,17 ohmios, lo que provoca un error de 0,44 °C en los sistemas PT100 (error de 0,044 °C en el PT1000)

Preguntas Frecuentes

PT indica platino, el material del elemento sensor. El número (100 o 1000) es la resistencia nominal en ohmios a 0 °C según la norma IEC 60751. El platino se elige por su estabilidad química, su relación resistencia-temperatura reproducible y su amplio rango de operación (de -200 a +850 °C). El coeficiente de temperatura alfa = 0.00385055 ohm/ohm/C está estandarizado internacionalmente, lo que garantiza la intercambiabilidad entre los fabricantes.
La PT100 tiene una sensibilidad de R0 = 100 ohmios y 0,385 ohmios/C; la PT1000 tiene una sensibilidad de R0 = 1000 ohmios y 3,85 ohmios/C. El PT1000 ofrece una resolución 10 veces mejor para la interfaz ADC directa (un ADC de 10 bits alcanza una resolución de 0,08 °C frente a los 0,8 °C del PT100 con una fuente de 3,3 V) y reduce 10 veces los errores de resistencia al plomo. El PT100 sigue siendo el estándar industrial debido a su instrumentación antigua; según los fabricantes de sensores Honeywell y TE Connectivity, se prefiere el PT1000 para los nuevos diseños integrados.

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