Una termocoppia misura la temperatura tramite una piccola tensione. Il cavo tra sonda e strumento fa parte del circuito di misura. Leghe inadatte, una polarità invertita o una transizione in una zona calda possono falsare la lettura anche se tutti i conduttori superano la prova di continuità. La specifica d’acquisto deve quindi considerare sia l’accuratezza di misura sia le condizioni lungo il percorso del cavo.
Si consideri una richiesta d’offerta anonima per un impianto di tipo K. Il committente chiede due coppie (quattro conduttori isolati), conduttori a trefoli da 20 AWG, isolamento individuale in PFA, treccia esterna in acciaio inox e un intervallo di esercizio del cavo da 0 a 200 °C. Per quotare una costruzione realizzabile servono anche il grado di estensione, la classe di tolleranza, il sistema di identificazione e la posizione di punti caldi e terminazioni.
Che cos’è un cavo di estensione per termocoppia tipo K?
Nella punta di misura di una termocoppia di tipo K si uniscono due leghe di nichel differenti. Il ramo positivo è in nichel-cromo (comunemente detto Chromel), quello negativo in nichel-alluminio (Alumel). La tensione del circuito dipende dalle temperature del giunto di misura e del giunto di riferimento. Un ingresso compatibile compensa il giunto freddo ai morsetti per ricavare la temperatura della punta. Tabelle di riferimento NIST per termocoppie
Il filo di grado termocoppia forma il giunto sensibile ed è scelto per le condizioni di misura della sonda. Il filo di estensione KX usa le stesse composizioni nominali di lega del tipo K e ne prolunga il segnale in un intervallo definito. Il filo di compensazione KC impiega leghe diverse per riprodurre in modo approssimato la relazione tensione-temperatura del tipo K entro i suoi limiti di impiego. La IEC 60584-3:2021 distingue KCA e KCB. Se l’ordine riporta solo «KC», chiedi quale grado si intende. IEC 60584-3:2021
Un normale cavo di strumentazione in rame non può sostituire la coppia di estensione fino all’ingresso per termocoppia. Il passaggio al rame sposta il giunto di riferimento al raccordo. Se la temperatura in quel punto differisce da quella rilevata dal sensore di giunto freddo dello strumento, si può introdurre un errore. Il rame può essere adatto a valle di un trasmettitore di campo che ha già misurato e compensato il segnale. Prima di approvare il KX, conferma la composizione di entrambe le leghe, la polarità ai due capi e la tolleranza termoelettrica richiesta.
Come definire un cavo da due coppie e 20 AWG
Due coppie corrispondono a quattro conduttori di segnale isolati. Ciascuna coppia comprende un positivo e un negativo per un canale di misura di tipo K. Richiedi un’identificazione durevole di coppie e polarità, riconoscibile a entrambe le estremità dopo la rimozione della guaina. Indica il sistema di colori e l’edizione applicabile, poiché IEC e ANSI usano codici diversi. Il numero di anime, da solo, non indica come raggrupparle. Il filo di drenaggio non è un’anima di segnale.
Indica 20 AWG per conduttore e verifica il numero e il diametro dei fili elementari, oltre alle dimensioni del conduttore finito, rispetto ai morsetti. Il conduttore a trefoli è in genere più agevole da posare lungo percorsi con curve o vibrazioni. Un conduttore rigido a filo unico può essere pratico in posa fissa con morsetti compatibili. Per tratte lunghe confronta la resistenza di anello con i requisiti dell’ingresso. Il solo calibro non determina la resistenza di una coppia in leghe di nichel.
La tabella riporta una richiesta d’offerta illustrativa. Prima di proporre questa combinazione per un progetto occorre una verifica tecnica.
| Parametro | Esempio di requisito |
|---|---|
| Tipo di termocoppia | Tipo K |
| Grado di estensione | KX, da confermare |
| Numero di coppie | 2 coppie |
| Anime complessive | 4 conduttori di segnale isolati |
| Leghe | Nichel-cromo (+) e nichel-alluminio (−), composizioni esatte da confermare |
| Costruzione del conduttore | A trefoli |
| Calibro | 20 AWG per conduttore |
| Isolamento delle anime | PFA |
| Protezione meccanica esterna | Treccia in acciaio inox |
| Intervallo di temperatura richiesto | Da 0 a 200 °C, servizio continuo da confermare |
La sezione raffigura la costruzione in modo schematico. La guaina interna è opzionale. La sua presenza e il materiale dipendono dal progetto approvato.
Quando scegliere l’isolamento in PFA
Il PFA è un fluoropolimero lavorabile allo stato fuso ed estrudibile attorno a ogni conduttore. Resistenza al calore e agli agenti chimici, proprietà dielettriche e basso assorbimento di umidità ne fanno un candidato per percorsi caldi, umidi o esposti ad agenti chimici. Per scegliere l’isolante, identifica sostanze, concentrazioni, durata dell’esposizione e modalità di lavaggio. L’acqua può entrare da un connettore o da un’estremità non sigillati. La compatibilità chimica della guaina e della treccia può richiedere una verifica separata. Scheda della resina PFA di Chemours
Anche il FEP è lavorabile allo stato fuso e può essere adatto a esigenze termiche inferiori. Il PTFE è un’opzione per le alte temperature e richiede metodi diversi dall’estrusione convenzionale allo stato fuso. Il PFA può offrire un margine termico maggiore rispetto alla costruzione in FEP proposta quando il progetto richiede l’estrusione. La scelta dipende dal grado della resina, dallo spessore isolante, dalla costruzione, dalle condizioni di servizio continuo e dai limiti dell’insieme finito. Guida all’isolamento dei cavi in FEP e PFA
Treccia in acciaio inox e schermatura elettrica
Nell’esempio la treccia esterna in inox svolge una funzione meccanica. Può migliorare la resistenza all’abrasione, limitare i danni da contatto con superfici ruvide o da altre sollecitazioni esterne e rinforzare il fascio. Specifica le sollecitazioni, il sistema di fissaggio della treccia e i punti di sostegno del cavo. L’aspetto metallico non è sufficiente a determinarne le prestazioni di schermatura. Catalogo tecnico OMERIN per cavi di termocoppie e sensori RTD
| Costruzione | Funzione principale | Dati da specificare |
|---|---|---|
| Treccia esterna in acciaio inox | Protezione dall’abrasione e rinforzo meccanico | Sollecitazioni, struttura della treccia e ancoraggio alle estremità |
| Treccia in rame stagnato | Schermo conduttivo contro le interferenze con terminazione robusta | Copertura, schermo individuale o generale, collegamento a ciascuna estremità |
| Nastro di alluminio con filo di drenaggio | Schermo ad alta copertura attorno a una coppia o al fascio | Sovrapposizione del nastro, contatto del drenaggio, terminazione o isolamento di ciascuno schermo |
La treccia in rame stagnato si può serrare con un accessorio di terminazione conduttivo compatibile. La copertura dipende dall’intreccio. Un nastro di alluminio può coprire una parte maggiore della circonferenza con poco ingombro. Il filo di drenaggio facilita il collegamento elettrico dello schermo e deve restare separato dal circuito di segnale. La sovrapposizione del nastro, le sollecitazioni a flessione e la terminazione incidono sulle prestazioni.
Per percorsi vicini a inverter, apparecchi di commutazione o linee di alimentazione dei motori, valuta uno schermo elettrico dedicato sotto la treccia meccanica. Gli schermi delle singole coppie aiutano a limitare l’accoppiamento tra canali. Lo schermo generale contrasta i disturbi accoppiati dall’esterno. Definisci dove collegare o isolare schermi e treccia in base alle istruzioni di messa a terra dello strumento e al progetto EMC dell’impianto. Riporta i dettagli sul disegno delle terminazioni per preservare l’isolamento e la continuità previsti.
Che cosa indica il requisito di 200 °C per il cavo?
Verifica tre limiti separati:
- Giunto di misura. La punta della sonda deve essere adatta alla temperatura di processo, tenendo conto della guaina e del montaggio.
- Tolleranza del conduttore di estensione. Grado e classe definiscono lo scostamento ammesso dalla risposta termoelettrica di riferimento in un intervallo. La IEC 60584-3:2021 indica per KX una validità della tolleranza da −25 a +200 °C. Specifica classe ed edizione applicabili. L’intervallo riguarda la tolleranza termoelettrica.
- Temperatura di esercizio del cavo. Isolamento, eventuali guaine e altri componenti devono sopportare l’esposizione dell’insieme installato. Richiedi l’intervallo di servizio continuo e distinguilo da picchi brevi e temperature di posa.
In un esempio, la sonda può misurare da 0 a 600 °C, mentre il cavo è richiesto per un intervallo da 0 a 200 °C e il connettore da 0 a 100 °C. La punta entra nel processo, mentre testa e connettore possono restare fuori dalla zona calda. Verifica le temperature previste alla testa, al connettore e lungo il percorso, compresi i punti caldi da irraggiamento. Se la spina può arrivare a 120 °C, spostala in una zona più fresca o scegli un connettore adeguato. La sola presenza del PFA non dimostra l’idoneità del cavo completo al servizio continuo a 200 °C.
Come richiedere un cavo di estensione tipo K su misura
Usa questa lista per confrontare le offerte. Se il fornitore deve proporre la soluzione, indica le condizioni di esercizio e i punti da approvare sul disegno.
| Dato per la richiesta di offerta | Informazione da indicare o confermare |
|---|---|
| 1. Tipo di termocoppia | K, J, T, E o tipo indicato dallo strumento e dalla sonda. |
| 2. Grado del cavo | Grado di estensione o grado di compensazione esatto. |
| 3. Leghe | Composizione nominale e polarità di ciascun ramo. |
| 4. Classe di tolleranza | Norma, edizione, classe e intervallo di validità richiesto. |
| 5. Coppie e anime | Numero di circuiti e totale di conduttori di segnale isolati. |
| 6. Calibro | AWG o sezione per conduttore. |
| 7. Costruzione | Filo unico o a trefoli, con struttura dei fili o vincoli dei morsetti. |
| 8. Isolamento delle anime | PFA, FEP o PTFE, spessore e requisiti dielettrici previsti. |
| 9. Identificazione | Codice colori, numerazione delle coppie, polarità e marcatura. |
| 10. Schermatura | Schermi singoli o generale, materiale, drenaggio e terminazione. |
| 11. Protezione meccanica | Treccia in acciaio inox o altra protezione e sollecitazioni previste. |
| 12. Guaina interna ed esterna | Materiali, diametro esterno massimo o minimo ed esposizione chimica o all’umidità. |
| 13. Temperatura di esercizio | Intervallo continuo, punti caldi, picchi e condizioni di posa. |
| 14. Lunghezza e imballo | Quantità totale, lunghezze di taglio o per bobina e marcatura delle bobine. |
| 15. Prove e documenti | Approvazione del disegno, metodi di prova, criteri di accettazione e rapporti. |
Se la richiesta comprende sonde o connettori
Per ogni sonda conferma lunghezza di inserzione, dimensioni della guaina, attacco al processo e intervallo di misura del giunto. Per ogni spina o presa indica dimensione, genere maschio o femmina, controparte, tipo di contatti per termocoppia, polarità, ingresso del cavo e temperatura al punto di montaggio. Verifica dove sonda, cavo e connettori attraversano le diverse zone termiche. Il disegno delle terminazioni può identificare accoppiamenti e assegnazione dei canali.
Applicazioni industriali
- Petrolchimica e raffinerie. I circuiti per termocoppia collegano le teste dei sensori agli strumenti di monitoraggio. Controlla il calore radiante e l’esposizione a oli o detergenti.
- Produzione di energia. Gli ingressi per termocoppia monitorano la temperatura presso caldaie e apparecchiature ausiliarie. Se possibile, allontana le linee di misura dalle linee di potenza più disturbanti.
- Siderurgia, metallurgia e forni per trattamento termico. Spesso serve un punto di transizione più fresco fuori dalla zona calda e una protezione meccanica presso macchine e supporti.
- Processi chimici. Verifica ogni strato esposto a spruzzi o lavaggi, compresi il connettore e la sua tenuta.
- Automazione e regolazione della temperatura. Un cavo multicoppia può portare più canali a un pannello di trasmettitori o a un modulo ingressi PLC. Identifica le coppie per circuito o canale per facilitarne la verifica in avviamento.
Cavi di estensione per termocoppia su misura con DEV CABLE
DEV CABLE produce cavi industriali su misura in Cina. La sua gamma di cavi di estensione schermati per termocoppie comprende modelli indicati nella documentazione di fabbrica per i tipi K, T, J ed E e diverse famiglie di isolanti. La revisione di progetto può riguardare versioni mono o multicoppia, conduttori a filo unico o a trefoli, calibro, dimensioni, schermatura e protezione meccanica. Chiedi il quantitativo minimo per la costruzione proposta e la fattibilità di piccoli lotti. Invia disegni e specifiche per la verifica.
PFA, FEP e PTFE, compresa la combinazione di PFA con treccia in acciaio inox, sono valutati in funzione del progetto. La verifica tecnica conferma grado delle leghe, compatibilità dei materiali, dimensioni e limiti di esercizio. DEV CABLE esegue prove di continuità al 100% prima della spedizione. Concorda separatamente le verifiche della tolleranza termoelettrica, le prove di isolamento e la documentazione di accettazione.
