Termocoppie, sonde di temperatura

La termocoppia è un sensore di temperatura rinforzato e affidabile che converte una differenza di temperatura direttamente in un segnale millivolt misurabile grazie all'effetto Seebeck. Costituite da due fili metallici dissimili uniti in una giunzione di rilevamento, le termocoppie coprono un ampio ventaglio di situazioni, dalle temperature criogeniche inferiori a -200 °C fino ai tipi di metalli nobili che superano i 1700 °C. Ad esempio, il tipo K (nichel-cromo/nichel-allumio) è comune nei forni industriali, nelle macchine di estrusione e negli impianti HVAC grazie alla sua ampia gamma e alla sua durata. Il tipo J (ferro-costantana) è adatto a forni o fornaci a temperature più basse, mentre i tipi R e S (leghe di platino-rodio) sono scelti per applicazioni a calore estremo come la produzione di vetro o di motori aerospaziali.

Per sonda temperatura, invece, si intende la forma confezionata di un sensore di temperatura. Una sonda può contenere una termocoppia, un RTD o anche un termistore, montati in una guaina protettiva con isolamento e conduttori per maggiore praticità d'uso. In altre parole, una termocoppia è un elemento di rilevamento, mentre una sonda termocoppia è un gruppo pronto per l'installazione progettato per un ambiente specifico (ad esempio, sonde inossidabili per alimenti per la lavorazione dei prodotti lattiero-caseari o sonde con guaina in Inconel per le turbine).

Come tutti i sensori, le termocoppie possono guastarsi. I principali sintomi di guasto includono:

Circuito aperto: nessun segnale di uscita a causa di un filo rotto o di una giunzione corrosa. In genere si manifesta con una lettura anormalmente alta o fuori intervallo.
Cortocircuito: i fili entrano in contatto in modo errato, causando letture instabili o imprecise.
Deriva: imprecisione graduale nel tempo causata da ossidazione, contaminazione o sollecitazioni meccaniche, spesso critica nei processi industriali ad alta temperatura.
Rumore o segnali instabili: possono essere causati da un isolamento insufficiente, da interferenze elettromagnetiche o da una messa a terra non corretta.
Risposta lenta: una guaina degradata o una giunzione parzialmente danneggiata possono causare ritardi nella cattura delle variazioni di temperatura reali.

Rispetto agli RTD, che eccellono per precisione e stabilità ma sono più fragili, le termocoppie sono da preferire nei casi in cui la durata, l'ampio intervallo di temperatura, la risposta rapida e il costo ridotto sono i fattori più importanti.