Los sensores termoeléctricos (termopares) se utilizan especialmente en calderas de gas y calentadores de agua equipados con automatización de seguridad no volátil. La función del elemento es monitorear la presencia de una llama de quemador energizando continuamente la válvula solenoide de la unidad de control SIT 630 (o similar). Nuestro objetivo es contarte qué es un termopar, cómo funciona y cómo cambia en caso de avería.

Descripción del Artículo

El termopar es prácticamente el único dispositivo que mide temperaturas extremadamente altas. Está instalado en varios equipos de calderas. La tarea del elemento es controlar el régimen térmico, protegiendo el sistema de un posible sobrecalentamiento.

El termopar para la caldera de gas: el dispositivo y Operación

Si no hay llama en la cámara de combustión por cualquier motivo, el termopar corta automáticamente el suministro de gas. Es decir, es un elemento protector.

En general, un dispositivo que mide la temperatura del entorno de trabajo tiene una gran demanda en varias áreas de la actividad humana: industria, medicina y otras áreas donde la temperatura precisa es importante.

Ventajas y desventajas

Debido a que es bastante simple y económico fabricar un termopar, se ha convertido en un elemento indispensable de automatización y control en equipos a gas. Además, existen otras ventajas de estos productos:

  • Actuando como sensor de control de llama, el elemento termoeléctrico también puede funcionar como sensor de temperatura.
  • La ausencia de piezas móviles, componentes complejos y materiales costosos hace que el producto sea económico y duradero.
  • Amplia gama de temperaturas medidas.
  • Precisión suficiente de las medidas que permiten el uso de este dispositivo en tecnología de calefacción.
  • La facilidad con la que se instala o reemplaza un termopar en una caldera de gas.

Entre las desventajas de los sensores termoeléctricos, se puede observar que el aumento de la diferencia de potencial no es proporcional al aumento de temperatura, es decir, la dependencia no es lineal. Además, el aumento de voltaje tiene un límite y no es grande; en un termopar de calderas de gas, su valor alcanza los 50 mV. Estas propiedades del producto no crean problemas al interactuar con el dispositivo de cierre, pero al medir la temperatura, una señal tan débil y no lineal requiere amplificación y calibración.

La simplicidad y fiabilidad del diseño del sensor termoeléctrico también tiene un lado negativo. Cuando este elemento falla, lo que a veces ocurre debido a una unión de mala calidad, la reparación del termopar es imposible. El producto puede simplemente quemarse y no hay nada que reparar, solo queda reemplazarlo, y lo más rápido posible, ya que la caldera de gas no funcionará sin un termopar. Pero no debería haber ningún problema especial, el dispositivo se puede quitar y desconectar fácilmente y su precio no es nada alto.

Consejo. A veces, el termopar deja de funcionar solo porque hay una conexión débil en la unión. Es necesario aflojar y desenroscar la tuerca de sujeción, quitar el conductor de la válvula de gas y limpiar con mucho cuidado su extremo, luego recoger todo de nuevo.

Termopar en el sistema de control de gas (control de gas)

Si decide instalar una caldera de combustible sólido en su casa de campo, no debe preocuparse por lo que sucederá si el fuego se apaga repentinamente. Sin embargo, cuando usa equipos de gas, necesita una automatización no volátil capaz de cortar el suministro de gas lo más rápido posible si el quemador se apaga repentinamente. Para estos fines, se proporciona un sistema de control de gas en las modernas calderas de gas. ¿Como funciona?

El sistema consta de dos partes principales: una válvula solenoide y un termopar. Un extremo del sensor se coloca directamente en la llama del quemador y el otro se conecta a la válvula solenoide, que consta de un núcleo con un devanado, una tapa, un resorte de retorno, una armadura y una goma elástica que bloquea el suministro de gas.

Automatización de control de gas para estufas y calderasFoto 4: Sistema de control de gas no volátil para estufas y calderas

El control de gas funciona de manera bastante simple. Al presionar el botón de gas, empuja el vástago dentro de la bobina, cargando el resorte. De acuerdo con las instrucciones para encender una caldera de gas, la válvula de suministro debe mantenerse presionada durante unas decenas de segundos. Este tiempo es necesario para que el termopar se caliente y en sus extremos haya suficiente voltaje para mantener la válvula dentro de la bobina.

En el momento en que se apaga el quemador, el termopar comienza a enfriarse, el voltaje en los extremos del termopar disminuye y en algún momento, la fuerza de retorno del resorte supera la fuerza electromagnética que sostiene el vástago en su interior y devuelve la válvula a su posición original, cerrando el suministro de gas. Este proceso suele tardar varias decenas de segundos.

Una de las características del control de gas es que es completamente independiente desde el punto de vista eléctrico. En grandes complejos de calefacción, como la caldera de pellets doméstica «Svetlobor», cuando se corta el suministro eléctrico, todo el sistema de control deja de funcionar. El sistema de control de gas del termopar es completamente independiente de la electricidad y es capaz de funcionar de manera confiable sin la necesidad de una conexión eléctrica.

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Pros y contras

Como ocurre con cualquier dispositivo, los termopares tienen ventajas y desventajas. Entre las ventajas de los dispositivos, se puede observar su bajo costo, que se debe a un diseño bastante simple y una larga vida útil. La durabilidad de los dispositivos se explica por la ausencia de conjuntos complejos y elementos impulsores de fricción. Una ventaja importante es una amplia gama de temperaturas medidas, así como el fácil montaje y desmontaje del dispositivo. No podemos ignorar la multifuncionalidad de los termopares, que permite utilizar el dispositivo tanto como sensor de control de llama como termómetro.

El termopar para la caldera de gas: el dispositivo y Operación

Las desventajas incluyen el límite de voltaje, que está limitado a 50 mV. Ésta es una de las razones de las inexactitudes en las lecturas de temperatura. La falta de una relación lineal entre los valores de temperatura y la diferencia de potencial también es una desventaja del dispositivo. Además, la pieza no se puede reparar y, si falla, se reemplaza por una nueva. Sin embargo, a veces el termopar deja de funcionar debido a un mal contacto. Para reanudar el funcionamiento de la caldera, debe quitar el termopar, pelar los conductores y reinstalar el dispositivo.

El termopar para la caldera de gas: el dispositivo y Operación

Instrucciones de diagnóstico, reparación y reemplazo.

Cómo probar la funcionalidad de un termopar

A menudo es posible determinar que el termopar está defectuoso incluso visualmente, sin desmontar la caldera. Durante el encendido, después de soltar el botón de la válvula solenoide, no permanecerá en la posición de sujeción, ya que la válvula solenoide no recibe el voltaje mínimo requerido. La válvula se cerrará, el suministro de gas se detendrá.

Para asegurarse de que esté en buenas condiciones o que funcione mal, vale la pena verificar el termopar con un multímetro (probador) configurado en mV o un voltímetro:

  • Desatornille la tuerca que sujeta el termopar en el enchufe de la válvula electromagnética de gas.
  • Quitamos la parte de trabajo del termopar del gato.Procedimiento para reemplazar el termopar de una caldera de gas.
  • Ahora necesita calentar la parte de trabajo del termopar para que forme un voltaje. Esto se hace mejor sobre un quemador de estufa o una vela, la llama debe envolverse firmemente alrededor del termopar.
  • Después de calentar el termopar (30-60 segundos), aplique una sonda de prueba al cuerpo del termopar y la otra al contacto de salida. Es mejor realizar las mediciones en 40-60 segundos, sin detenerse para calentar la unión de trabajo.

Un termopar en funcionamiento de una caldera de gas debe producir un voltaje de 20 mV (0.02 V). Algunos modelos pueden entregar hasta 50-60 mV. Si el termopar emite menos de 20 mV, se garantiza que esto indica un mal funcionamiento. Sin embargo, no se apresure a reparar o reemplazar el módulo.

Cómo y en qué casos se puede restaurar

El termopar está diseñado de tal manera que cualquier daño o contaminación puede reducir su voltaje de salida por debajo del nivel crítico. Una causa muy común de mal funcionamiento son los depósitos de carbón o una capa de hollín en su parte de trabajo (calentada). Para reparar el termopar, simplemente límpielo con un cepillo suave o un hisopo de algodón y alcohol, evitando rayones u otros daños. Después de la limpieza, vale la pena volver a verificar el voltaje siguiendo las instrucciones anteriores.

Los contactos oxidados también son una causa común; se pueden tratar cuidadosamente con papel de lija cero. Si el termopar tiene una abolladura negra profunda o un agujero quemado, se garantiza que debe ser reemplazado.

Cómo reemplazar un termopar por uno nuevo

La instalación de un nuevo termopar no es diferente del proceso de desmontaje: primero, fijamos la parte de trabajo con la unión caliente en el módulo del quemador, simplemente apretando la tuerca. De la misma forma conectamos la arandela dieléctrica al enchufe de la válvula de gas.

El punto principal es ajustar la posición del termopar con respecto al quemador piloto, si es necesario. El principio es simple: la llama de la mecha debe lavar completamente la parte de trabajo del termopar.

Precios

El costo de un termopar depende del modelo y las aleaciones utilizadas. En promedio, los precios están en el rango de 350 a 500 rublos. A continuación se muestra una tabla de precios de termopares para los modelos más populares de calderas de gas.

Modelo Costo, frote.
SIT 200 L = 320 mm 0.200.003 para calderas Siberia 11, 11K, 17, 17K 450-550
SIT 200, L = 750 mm – AOGV – AKGV SERIE EUROSIT 500-560
55 mm, M9x1 para Protherm Bear PLO, Panther 24 POV 0020027520 650-780
L = 250 para Ariston / Ariston SGA 120 R, 150 R, 200 R 1.500-1.800
Termopar universal 30 mv, 60 seg, 90 cm 350-450

Calderas de gas

Posibles fallos de funcionamiento y métodos para su eliminación.

Si, cuando se presiona el botón de gas, el quemador se enciende y luego se apaga inmediatamente, esto indica un mal funcionamiento del termopar. También puede ser el resultado de un mal contacto entre el transmisor y la válvula solenoide.

La reparación de un mal funcionamiento del termopar de una caldera de gas es la siguiente:

  • el extremo del termopar se retira desatornillando la tuerca de sujeción con una llave, con la que se fija el transductor a la válvula;
  • si la inspección revela la presencia de suciedad u óxidos, limpiar el punto de contacto con una lija fina;
  • luego, usando un multímetro, verifique la operatividad del dispositivo.

Si durante la verificación el sensor muestra un voltaje de 50 mV, puede intentar encender la caldera. Si el problema persiste y el quemador se apaga, esto puede indicar un mal funcionamiento de la válvula solenoide.

Si la válvula está en buen estado, asegúrese de la conexión correcta del convertidor a la válvula: encuentre la posición adecuada de la tuerca de sujeción para un contacto óptimo.

Debe tener en cuenta que si el convertidor de la caldera de gas está averiado, el dispositivo no se puede restaurar. Aquí es necesario reemplazar el termopar instalando una nueva muestra en su lugar. Los productos de esta categoría son ofrecidos por muchos fabricantes nacionales y extranjeros, incluidos Arbat, la planta de Zhukovsky AOGV, la empresa Honeywell y otras empresas industriales. El rango de precios de este dispositivo varía entre 600-2000 rublos.

Las principales áreas de aplicación de los termopares son la automatización de equipos de gas, instalaciones de la industria de la fundición y muchas otras áreas de producción. Sobre la base de este dispositivo, se han desarrollado una serie de termostatos y termómetros para uso doméstico e industrial. En manos de los artesanos, un convertidor termoeléctrico puede convertirse en la base de una mini central eléctrica, se utiliza para crear cargadores con los que puede cargar dispositivos de baja potencia desde un fuego abierto, incluido un fuego.

Dispositivo y principio de funcionamiento.

Se sabe que una fuerza termoelectromotriz (EMF) surge en un circuito cerrado, que consta de dos conductores hechos de diferentes metales (por ejemplo, cromel y copel), siempre que sus uniones calientes y frías tengan diferentes temperaturas (efecto Seebeck). El valor de EMF depende de los materiales de los conductores, las temperaturas de sus uniones frías y calientes.

Por lo general, el voltaje de un termopar doméstico está en el rango de 20-60 milivoltios (mV), que es suficiente para abrir la válvula de gas, pero, por supuesto, no es suficiente para el funcionamiento de automatización compleja y otros módulos que ya necesitan estar conectados a la red.

Dispositivo de termoparAsí es como se ve un termopar estándar en la foto.

El módulo no se limita a un par de uniones, pero el diseño del termopar es bastante simple y directo:

  • El manguito, dentro del cual se encuentran termoelectrodos con una junta de conductores «caliente», es este manguito que se une al módulo quemador de la caldera, junto al quemador piloto (encendedor).
  • Un cable de extensión, protegido por un tubo de cobre de los efectos externos de los campos electromagnéticos, se utiliza para conectar la parte de trabajo (unión caliente) con una válvula de gas electromagnética.
  • Una arandela dieléctrica con una unión «fría», es ella quien se inserta en el zócalo de la válvula solenoide de gas.

Cómo funciona el termopar

Muy a menudo, los termopares de las calderas de gas domésticas utilizan juntas de cromel y alumel (TCA), chromel y copel (TCA), hierro y constantan (TLC). Todas las aleaciones utilizadas, sus marcas y características se muestran en la siguiente tabla.

Tipo de termopar (clasificación europea) Materiales conductores de soldadura Marcado ruso Rango de temperatura, ° C
K cromel-alumel TXA -200 – 1300
L cromel-copel Gracias -200 – 850
J constantan de hierro TZhK -100-1 200
norte nichrosil-nisil TNN -200 – 1300
T cobre-constantan TMKn -200 – 400
mi Cromel Constantan THKn 0 – 600
S platino-rodio-platino CCI10 0 – 1.700

¿Cómo funciona un termómetro termoeléctrico en una caldera de gas?

El principio de funcionamiento de un termopar en una caldera de gas es el mismo en todas partes:

  • Primero, una persona abre mecánicamente la válvula de suministro de gas manteniendo presionado el botón de la válvula solenoide durante 15-30 segundos.
  • Luego, el botón de encendido piezoeléctrico se presiona una vez, se produce una chispa y se enciende el quemador piloto.
  • El botón de la válvula magnética se mantiene presionado por otros 30-60 segundos, hasta que la unión de trabajo del termopar, ubicada al lado del encendedor, se calienta y produce el voltaje requerido.
  • Después de 30-60 segundos, se suelta el botón del solenoide, pero la combustión no se detiene, ya que el termopar calentado genera suficiente voltaje para mantener abierta la válvula de gas. La caldera funciona con normalidad, sin intervención humana.
  • Tan pronto como se detiene la combustión, la llama ya no calienta el termopar, por lo que el voltaje es insuficiente para mantener abierta la válvula solenoide de gas, se cierra, deteniendo el flujo de gas.

Diagrama de instalación de un filtro de ablandamiento frente a la caldera.Cómo elegir un descalcificador de agua para una caldera de gas y extender la vida útil del intercambiador de calor

Dispositivo sensor de llama termoeléctrico

El termopar es una característica de seguridad de una caldera de gas que genera voltaje cuando se calienta y mantiene abierta la válvula de suministro de combustible mientras el encendedor está encendido. El sensor que se muestra en la foto funciona de forma autónoma, sin conectar una fuente de alimentación externa. El ámbito de aplicación de los termopares son las instalaciones no volátiles de gas: hornos, cocinas y calentadores de agua.

Variedades de sensores termoeléctricos.

Expliquemos el principio de funcionamiento de un termopar para una caldera, basado en el efecto Seebeck. Si suelda o suelda los extremos de 2 conductores de diferentes metales, cuando este punto se calienta, se genera una fuerza electromotriz (EMF) en el circuito. La diferencia de potencial depende de la temperatura de la unión y del material de los conductores, generalmente se encuentra en el rango de 20 … 50 milivoltios (en electrodomésticos).

El sensor consta de las siguientes partes (el dispositivo se muestra en el diagrama a continuación):

  • un termoelectrodo con una unión «caliente» de dos aleaciones diferentes, atornillado con una tuerca a una placa de montaje junto al quemador piloto de la caldera;
  • cable de extensión: un conductor encerrado dentro de un tubo de cobre, que desempeña simultáneamente el papel de contacto negativo;
  • un terminal positivo con una arandela dieléctrica insertada en el enchufe de la válvula de gas automática y asegurada con una tuerca;
  • Hay tipos de termopares que se conectan a la automatización mediante terminales de tornillo convencionales.

¿Cómo es el termopar de un calentador de agua?En este modelo, el electrodo calentado se une a la placa de la caldera sin una tuerca, se inserta en una ranura especial

Nota. Se necesita un tubo de cobre para proteger el conductor positivo del ruido externo generado por la red doméstica 220 V y otros aparatos eléctricos. Recuerde, el voltaje mínimo para un termopar es de solo 20 mV.

Para la fabricación de electrodos que generan EMF, se utilizan aleaciones especiales de metales. Los vapores térmicos más habituales son:

  • cromel – alumel (tipo K según la clasificación europea, denominación – TXA);
  • cromel – copel (tipo L, abreviatura – THK);
  • chromel – constantan (tipo E, denotado como THKn).

Cómo funcionan las aleaciones de vapor térmicoPrincipio de funcionamiento de un par térmico de dos aleaciones diferentes

Referencia. Alumel es una aleación de níquel con aluminio, manganeso y silicio. La composición del cromo es 90% de níquel, 10% de cromo. Copel también incluye níquel combinado con cobre y silicio.

El uso de aleaciones en el diseño de termopares se debe a la mejor generación de corriente. Si crea un par térmico de metales puros, el voltaje de salida será demasiado bajo. La mayoría de los generadores de calor que funcionan en casas particulares tienen sensores TXA (cromel – alumel). Para obtener más información sobre el dispositivo de termopar, vea el video:

Diferencias del sensor de temperatura

Además del termopar, se conecta un termocilindro a la válvula automática de combustible de la caldera, que se encarga de apagar el quemador principal cuando se alcanza la temperatura establecida del refrigerante. Externamente, los matraces de elementos y los tubos de conexión de cobre son ligeramente similares. Un propietario desinformado puede confundir fácilmente estos sensores.

Enumeremos las principales diferencias entre un termómetro y un termopar:

  • diseño del sensor: fuelles cilíndricos hechos en forma de bulbo de cobre con un extremo sellado;
  • el termocilindro está conectado a las automáticas de gas con un tubo capilar más delgado que el sensor generador de energía;
  • la bombilla termosensible en sí está instalada dentro del manguito de inmersión o se esconde debajo de la carcasa cerca de la camisa de agua, y no está colocada cerca del encendedor;
  • el termómetro no está desconectado de la automatización en absoluto o difiere en el tamaño de la tuerca de fijación.

Diseño de la unidad de control 630 SIT

Nota. El termocilindro funciona según un principio diferente: cuando se calienta, un líquido especial se expande dentro del matraz. La presión capilar se transfiere a la válvula de automatización, que apaga el quemador principal. La llama del piloto no se apaga.

Matices de conexión y verificación

El convertidor termoeléctrico se conecta al dispositivo de medición mediante un cable de compensación. Para minimizar el error de medición tanto como sea posible, los núcleos de este cable están hechos del mismo material que el propio sensor.

Verifique la funcionalidad del termopar de la siguiente manera:

  • un extremo del dispositivo está conectado a un multímetro;
  • el otro extremo se calienta manualmente con un mechero o quemador de gas.

Termopar para caldera de gasPara verificar la funcionalidad del termopar, conecte un extremo del dispositivo a un multímetro

Si el dispositivo está en buenas condiciones, esto se indica por la presencia de un voltaje en la región de 50 mV.

Cómo verificar y reemplazar un termopar

El síntoma principal de un mal funcionamiento del sensor de llama es que la mecha se apaga simultáneamente con la liberación del botón. A veces, el mal funcionamiento se manifiesta de manera diferente: la luz del encendedor permanece, pero después de que se enciende el quemador principal, el suministro de combustible se corta nuevamente y la caldera se apaga por completo. Las razones de tales problemas:

  • el electrodo térmico está cubierto de hollín y no se calienta bien, lo que hace que el voltaje en el circuito caiga por debajo del mínimo;
  • quemado del cuerpo del medidor;
  • violación del contacto en el punto de unión «caliente»;
  • la tuerca de fijación se desenrosca, la varilla de trabajo está deformada y no se calienta bien con el encendedor;
  • el sensor de tracción se ha vuelto inutilizable o su circuito eléctrico está roto.

Cómo limpiar el termopar de una caldera de piso a gasEl electrodo calentado por el encendedor debe limpiarse periódicamente de depósitos de carbón. El problema es que la contaminación de la pieza es poco visible desde el exterior, hay que quitar la barra o todo el panel con el quemador

Aclaración. Un mal funcionamiento del sensor de tiro provoca síntomas similares, ya que este «final de carrera» está conectado en serie con el termopar (en circuito abierto). Para eliminar la influencia del sensor, cortocircuite temporalmente sus cables.

Para el diagnóstico, necesitará un multímetro u otro dispositivo capaz de medir bajo voltaje (hasta 100 mV). Cómo se realiza la verificación:

  • Cierre el suministro de gas al generador de calor o al calentador de agua instantáneo con un grifo ubicado en la tubería de suministro. Retire la cubierta o el panel frontal de la unidad.
  • Con llaves de boca, desatornille las tuercas que aseguran el termopar y el tubo de conexión. Retire el sensor de llama.Cómo quitar el sensor de llama usted mismo
  • Examine el electrodo de trabajo con cuidado, límpielo del hollín con un cepillo y un paño. Si durante la inspección visual se encuentran quemaduras, el termopar debe ser reemplazado incondicionalmente.
  • Después de mudarse a la cocina, encienda el quemador de la estufa de gas. Conecte las abrazaderas del multímetro al pin central y al tubo de cobre. Establezca el límite de medición más bajo: 0,1 o 1 V.
  • Caliente el termopar con el quemador de la estufa de gas mientras observa la lectura del voltímetro.

La condición principal: un termopar que funcione para la caldera debe producir un voltaje de al menos 0.02 voltios. Si el dispositivo muestra ceros, el voltaje salta o no supera los 20 mV, se debe cambiar el elemento. Los sensores modernos no se pueden reparar soldando.

Consejo. Al comprar un termopar nuevo, guíese siempre por la marca y el modelo específico de la caldera, para no confundirse en las marcas y designaciones.

Si no desea quitar el elemento con anticipación, los diagnósticos se pueden realizar directamente en la caldera. Después de desenroscar la tuerca, desconecte el tubo del termopar de la automatización y conecte el multímetro como se describe arriba. Mientras sostiene la llave, encienda el encendedor y lea el instrumento. Desventaja del método: imposibilidad de inspección visual y limpieza del electrodo del hollín.

Al instalar un nuevo termopar en la caldera de gas, ajuste la posición de la varilla calentada. Idealmente, el electrodo se coloca horizontalmente, no se inclina hacia arriba ni hacia abajo y está bien lavado por la llama de la mecha.

Variedades de sensores de temperatura de gas.

Los termopares de la estufa de gas difieren en la aleación de los conductores y el tipo de conexión a la válvula. Y lo principal aquí es que cada fabricante de equipos de gas utiliza sus propias versiones de electroimanes con diferentes conectores de conexión.

En la mayoría de los casos, no es posible mover el sensor de control de gas del termopar de una placa a otra.

Las siguientes aleaciones y metales se utilizan para crear termopares:

  • constantan + chromel;
  • cobre + constantan;
  • cobre + copel;
  • nisil + nichrosil;
  • alumel + cromel;
  • constantan + hierro;
  • cromel + copel;
  • platino rodio + platino;
  • tungsteno + renio.

La precisión del dispositivo y su rango de temperatura de funcionamiento dependen de las aleaciones utilizadas. Por ejemplo, un termopar de cromo-alumel está diseñado para funcionar a 0-1100 ° C, uno con constante de hierro a 0-700 ° C, y un termopar de platino-platino-rodio puede soportar el calentamiento hasta +1700 ° C.

En las estufas de gas domésticas se suelen utilizar sensores de termopar hechos de alumel y cromel o constantan y hierro. Son económicos y muy adecuados para las condiciones de temperatura de la encimera de gas.

Categorías: Calefacción

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