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Tipos de sensores de temperatura y principales diferencias

Publicado en 12 septiembre, 2019

Conectividad IOT, Entornos inteligentes,

La temperatura es uno de los parámetros físicos que se suele supervisar de forma habitual mediante algunos de los diferentes tipos de sensores de temperatura que se detallan a continuación y que son seleccionados en función de las necesidades y el ámbito de aplicación.

¿Qué es la temperatura y qué dispositivos se usan para su medición?

La temperatura se puede definir como un magnitud física que muestra la cantidad de calor de un cuerpo, objeto o existente en el propio ambiente. Su percepción está vinculada a la noción de frío y calor.

Su medición se efectúa mediante un sensor de temperatura, un instrumento que recopila los datos sobre temperatura de una determinada fuente y los convierte en información entendible por un dispositivo o un observador. Tal y como señala la web Electronics Tutorials (1), los sensores de temperatura se pueden clasificar en dos grandes grupos:

  • Sensores de contacto, que deben tocar físicamente el objeto, utilizando la conductividad para medir los cambios.
  • Sensores sin contacto, que emplean la convección y radiación para advertir de una modificación en la temperatura.

Uno de los sensores más comunes, por ejemplo, es el termómetro, que se usa para la medición de gases, líquidos y sólidos, siendo su uso muy extendido en ámbitos como la medicina.

Pero los sensores de temperatura también se usan en otros ámbitos tales como la agricultura o la calidad del aire, áreas en las que ENVIRA IoT demuestra su experiencia profesional proporcionando las mejores soluciones de monitorización.

¿Qué clases de sensores existen?

Además del mencionado termómetro, existen otras clases de sensores de temperatura con diferente grado de precisión (Rahman, 2018), característica que define en gran medida su precio.

  • Termopar, también conocido como termocupla, un sensor eléctrico usado en especial en el ámbito industrial. Es muy robusto, pequeño, barato y autoalimentado, mostrando también una rápida capacidad de respuesta. La medición de la temperatura se realiza observando el cambio en el voltaje que experimentan dos cables de diferentes metales (cobre y constantán, por ejemplo) conectados en dos puntos.
  • Sensor RTD (resistive temperature device), que destaca por su precisión, si bien es más caro, más grande y con una velocidad de respuesta más lenta que el termopar. Su funcionamiento se basa en la relación temperatura-resistencia, indicando el aumento de la resistencia más calor.
  • Sensor termistor, que resulta bastante asequible, se adapta con facilidad y es sencillo de usar, ofreciendo una mayor sensibilidad que el RTD. Su funcionamiento también es similar al sensor anterior, modificando su resistencia a medida que cambia la temperatura, aunque también existen opciones con un coeficiente de temperatura negativo, es decir, que disminuyen la resistencia cuanto más calor detectan.
  • Termómetro, un tipo de sensor que mide la variación en la temperatura mediante la dilatación que experimenta un líquido (normalmente, alcohol o mercurio) encapsulado en un tubo de vidrio colocado junto a una escala numérica que permite traducir la transformación a un valor comprensible.
  • Sensor infrarrojo, que se incluye en el grupo de sensores sin contacto y que es capaz de medir la radiación electromagnética infrarroja emitida por un cuerpo. Son usados en ámbitos tales como las cámaras de vigilancia y seguridad que detectan la presencia de personas en lugares oscuros o para analizar el grado de aislamiento energético que presenta una casa y detectar las zonas que precisan reforma.

Ámbitos en los que es habitual el uso de sensores de temperatura

La meteorología es uno de los campos en los que la medición de la temperatura resulta habitual, como ya se dejó entrever en el artículo sobre sensores meteorológicos publicado en el presente blog. No obstante, también existen otros ámbitos en los que la monitorización de este parámetro resulta clave y para los que ENVIRA IoT dispone de una amplia gama de dispositivos.

Agricultura y explotaciones avícolas

Tal y como explica Aniley, Kumar & Kumar (2017) la monitorización de la temperatura del suelo, vinculada también a la del aire, resulta clave ya que esta variable influye en diversos procesos tales como la fotosíntesis, la respiración, la transpiración, el potencial hídrico del suelo o la actividad bacteriana.

La temperatura repercute en una mayor o menor productividad agrícola. En la mayor parte de especies vegetales del planeta, por ejemplo, el rango de temperatura se encuentra en torno a 25-28 ºC e implica un aumento del proceso fotosintético. Mientras que unos valores superiores a 30 ºC merman la eficiencia de la fotosíntesis. Esta circunstancia se traduce en una reducción del peso de una planta, una ralentización e incluso una parada total en el proceso de reproducción.

En el caso de las granjas avícolas, la monitorización de la temperatura resulta importante para proporcionar el máximo grado de confort a los animales, ya que su actividad se acelera o debilita en función del calor o el frío (Zhang, Chen, Liu, Shen & Wang, 2016).

Calidad del aire interior y exterior

La monitorización de la temperatura es fundamental en los análisis de calidad del aire porque las sinergias que se establecen entre la temperatura ambiente y la calidad del aire están suficientemente probadas.

Así, Kalisa, Fadlallah, Amani, Nahayo & Habiyaremye (2018) apuntan a una clara correlación entre temperatura, olas de calor e incremento de los niveles de contaminación, en especial, en el caso del ozono (O3). En esta misma línea, Analitis et al. (2018) muestra evidencias de una relación entre niveles de ozono, PM10, altas temperaturas e incremento de muertes. Estos hallazgos, sin duda, resultan claves para establecer medidas preventivas que reduzcan los efectos combinados de las olas de calor y la contaminación.

En el caso de la calidad del aire interior, la medición de la temperatura requiere una especial atención ya que es una de las principales variables relacionadas con el confort de las personas presentes en una estancia.

Calidad del agua

La temperatura del agua es un parámetro vital, no solo para el mantenimiento del ecosistema y los diferentes hábitats, sino también como indicador de su calidad.

Algunos de los aspectos afectados por esta variable son:

  • Niveles de oxígeno disuelto: la solubilidad del O2 desciende a medida que la temperatura se incrementa
  • Toxicidad de ciertos compuestos: una mayor temperatura puede aumentar la solubilidad y, por tanto, la toxicidad de compuestos tales como el amonio y el amoniaco.
  • pH: la temperatura del agua puede alterar el número de iones, alterando de igual forma el pH.
  • Conductividad: un aumento de la temperatura aumenta la conductividad, un parámetro que ofrece información sobre la concentración de sal.

Los sensores de temperatura, en resumen, son un instrumento clave para hacer comprensible la percepción de frío o calor que genera un cuerpo, objeto o líquido. Sus usos son extensos, incluyendo ámbitos tan relevantes como la agricultura o la calidad del aire, donde la relación entre niveles de contaminación y calor es un hecho constatado por diversos estudios.

Referencias:

– (1) Electronics Tutorials (s.f.). Temperature sensors. https://www.electronics-tutorials.ws/io/io_3.html
– Analitis, A., de’ Donato, F., Scortichini, M., Lanki, T., Basagana, X., & Ballester, F. et al. (2018). Synergistic effects of ambient temperature and air pollution on health in Europe: results from the PHASE project. International Journal Of Environmental Research And Public Health, 15(9), 1856. doi: http://doi.org/gfdt57
– Aniley, A. A., Kumar, N., & Kumar, A. (2017). Soil temperature sensors in agriculture and the role of nanomaterials in temperature sensors preparation. International Journal of Engineering and Manufacturing Science, 7(2), 2249–3115. https://www.researchgate.net/publication/328530276_Soil_temperature_Sensors_in_Agriculture_and_the_role_of_Nanomaterials_in_Temperature_Sensors_Preparation
– Kalisa, E., Fadlallah, S., Amani, M., Nahayo, L., & Habiyaremye, G. (2018). Temperature and air pollution relationship during heatwaves in Birmingham, UK. Sustainable Cities And Society, 43, 111-120. doi: http://doi.org/gfnctj
– Rahman, A. (2018). Assignment on temperature sensors. doi: http://doi.org/c8tx
– Zhang, Y., Chen, Q., Liu, G., Shen, W., & Wang, G. (2016). Environment parameters control based on wireless sensor network in livestock buildings. International Journal Of Distributed Sensor Networks, 12(5), 9079748. doi: http://doi.org/gcd5mp

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