■ Instituto Tecnológico de

Veracruz
TEMA: Funcionamiento de un
RTD.
Materia: Instrumentación 7Y5–A.
Horario: 14:00-15:00 horas.
Catedrático: Ing. Miguel Ángel Pérez Subeldia.
Alumno: Víctor Jasiel Ramírez Guazo.
No. Control: E15020701.

28/06/2021
 FUNCIONAMIENTO DE UN RTD
Los RTD (termómetros de RTD viene del inglés "Resistance
resistencia o termómetros a Temperature Detector", que significa
resistencia) son sensores de detector de temperatura resistivo.
temperatura resistivos. En Típicamente, los RTDs contienen
ellos se aprovecha el efecto que hilos de platino, níquel o cobre, ya
tiene la temperatura en la que estos materiales tienen un
conducción de los electrones coeficiente de temperatura positivo.
para que, ante un aumento de Esto significa que un aumento de la
temperatura, haya un aumento temperatura da lugar a aumento de
de la resistencia eléctrica que la resistencia; este cambio de
presentan. resistencia se utiliza para detectar y
medir los cambios de temperatura.

Funcionamiento de un RTD
 TIPOS DE MATERIALES DE LOS RTD:
• RTDs de Platino. Los RTDs de platino son el tipo más común de RTD
utilizado en aplicaciones industriales. Esto se debe a que el platino tiene una
excelente resistencia a la corrosión, una excelente estabilidad a largo plazo y
mide un amplio rango de temperaturas (-200...+850°C).
• RTDs de Níquel. Los RTDs de níquel son menos costosos que los de platino
y tienen una buena resistencia a la corrosión. Sin embargo, el níquel
envejece más rápidamente con el tiempo y pierde precisión a temperaturas
más altas. El níquel se limita a un rango de medición de (-80...+260°C).

Funcionamiento de un RTD
• RTDs de Cobre. Los de cobre son los RTDs con mejor resistencia a la
linealidad de temperatura de los tres tipos, y el cobre es un material de bajo
coste. Sin embargo, el cobre se oxida a temperaturas más altas. El cobre está
limitado a un rango de medición de (-200...+260°C).
CUADRO COMPARATIVO DE MATERIALES EN LOS RTD

Funcionamiento de un RTD
 Estructura de los RTD
La mayoría de las RTDs tienen una de las siguientes tres estructuras: RTDs de
hilo enrollado, RTDs de elemento en espiral y RTDs de capa fina.

Estructura de los RTD

1.- RTD de hilo enrollado
En un RTD de hilo enrollado , hay un hilo enrollado alrededor de un núcleo no
conductor, que normalmente es de cerámica. El fabricante del sensor recorta
cuidadosamente la longitud del hilo de resistencia para lograr la resistencia
especificada a 0°C. Esto se denomina resistencia “R0”.
Luego, se conectan hilos conductores al hilo de resistencia, y a continuación se
aplica un recubrimiento de vidrio o cerámica sobre el hilo para protegerlo. A
medida que aumenta la temperatura, la longitud del cable de resistencia
aumenta ligeramente. Se debe tener cuidado en el diseño para asegurar que el
hilo de resistencia no se retuerza ni se deforme a medida que aumenta la
temperatura. Esto se debe a que la tensión mecánica provoca un cambio en la
resistencia del hilo.
Los RTDs de laboratorio utilizados por los laboratorios de
calibración y normas eliminan esta fuente de errores enrollando con
holgura el hilo de resistencia alrededor de una estructura de soporte
no conductora. Este tipo de RTD puede ser extremadamente
preciso, pero es frágil y no es adecuado para la mayoría de
aplicaciones industriales.

Estructura de los RTD

2.- RTD de elemento en espiral
En un RTD de elemento en espiral , el hilo de resistencia se enrolla en
espirales pequeñas, que se ajustan con holgura en una forma cerámica que
se rellena con polvo no conductor. El cable de la resistencia se expande y
contrae libremente a medida que cambia la temperatura, minimizando los
errores causados por la tensión mecánica. El polvo aumenta el índice de
transferencia de calor a las bobinas mejorando así el tiempo de respuesta.
Los RTDs de elemento en espiral suelen estar protegidos por una cubierta
metálica y se utilizan en aplicaciones industriales.

Estructura de los RTD

3.- RTD de capa fina
Los RTDs de capa fina se fabrican en serie y cuestan menos que los demás tipos de
RTD. Son más pequeños y tienen un tiempo de respuesta más rápido que los otros, lo
cual es deseable en muchas aplicaciones. Se fabrican depositando una fina vía de
platino sobre una base de cerámica.
El fabricante ajusta la resistencia a 0°C abriendo derivaciones paralelas en la
trayectoria con un rayo láser. Cuantas más derivaciones se abran, mayor será la
resistencia a 0°C.

Estructura de los RTD

Los RTDs de capa fina no son tan precisos como los otros
tipos por los siguientes motivos:
■ La resistencia R0 no se puede ajustar con la misma precisión
que en los otros tipos.
■ La base de cerámica y el recubrimiento de platino tienen índices
de expansión ligeramente diferentes. Esto crea un error de
deformación en altas temperaturas.
■ Debido a que los RTDs de capa fina son más pequeños, la

Estructura de los RTD

corriente de excitación del RTD provoca un error ligeramente
mayor debido al autocalentamiento del RTD.
 Cómo los RTD miden la temperatura
Dado que la resistencia del sensor RTD cambia cuando hay un cambio
de temperatura, resulta evidente que para conocer la temperatura es

Medición de los RTD

necesario medir la resistencia proporcionada por el sensor RTD. Es
posible medir la resistencia en ohmios y luego convertirla
manualmente en una medición de temperatura según la tabla (o
fórmula) de conversión del tipo RTD utilizado.

Cuando un dispositivo mide resistencia, envía una pequeña corriente a

través del sensor y luego mide la caída de tensión generada. A
continuación, es posible calcular la resistencia dividiendo la caída de
tensión entre la corriente según la ley de Ohm (R=U/I).
El material que forma el conductor se caracteriza por el llamado
"coeficiente de temperatura de resistencia" que expresa, a una
temperatura especifica dada, la variación de la resistencia en ohmios
del conductor por cada grado que cambia su temperatura.
La relación entre estos factores puede verse en la siguiente expresión
lineal:
Rt = Ro (1 + αt); en la que:
Ro = resistencia en ohmios a 0 °C

Medición de los RTD

Rt = resistencia en ohmios a t °C
α = coeficiente de temperatura de la resistencia cuyo valor entre 0 °C
y 100 °C es de 0,003850 Ω/(Ω / °C) en la Escala Práctica de
Temperaturas Internacional (IPTS-68).
Esta relación presenta una diferencia en la resistencia en ohmios
entre Rt y la resistencia real de la sonda, según puede verse en la
figura.

Medición de los RTD

Como la relación resistencia-temperatura no es lineal, la ecuación
general, según IEC751, pasa a:
……………………………… (1)
válida de -200 °C a 0 °C, y:
......................................................... (2)
válida de 0 °C a 850 °C; en la que A, B, C son coeficientes de
temperatura de la resistencia de valores:

Medición de los RTD

A = 3,90802 × 10-3.
B = -5,802 × 10-7.
C = -4,27350 × 10-12.
El método Callendar - Van Dussen se utiliza cuando se desea una alta
exactitud para una sonda particular, en medidas realizadas en metrología
o en el laboratorio. Se basa en la medición de la resistencia de la sonda
a 4 temperatura conocidas:
R0 a la temperatura de 0 °C (punto de congelación del agua)
R100 a la temperatura de 100 °C (punto de ebullición del agua)
Rh a la temperatura alta th (punto de solidificación del zinc 419,53 °C)
RL a la temperatura tL (punto de ebullición del oxígeno -182,96 °C)

Medición de los RTD

El coeficiente “α” se determina por la fórmula:
Y, si esta aproximación es suficiente, se utiliza la expresión:
;

Callendar introduce un término de 2º orden δ basado en la disparidad

entre la temperatura real th y la temperatura calculada t. Y así, para
t > 0 °C:

Medición de los RTD

Para temperaturas negativas (t < 0 °C) se usa el coeficiente β.

Y así, la fórmula general, considerando que para t > 0 °C, β = 0:

Medición de los RTD

……(3)

A partir de esta expresión pueden obtenerse los valores de A, B y C.

La expresión general (1), válida de -200 °C a 0 °C, pasa a:

Y, por comparación con la expresión (3), resulta:

; ;

La tabla indica algunos valores de estos coeficientes.

Medición de los RTD

 Relación de resistencia RTD
El término "relación de resistencia" describe la pendiente media de la
temperatura frente a la resistencia a medida que la temperatura del RTD

Medición de los RTD

cambia de 0°C a +100°C. La expresión para la relación de resistencia es:
(R100-R0) / R0
Donde:
R100 = Resistencia RTD a 100°C.
R0 = Resistencia RTD a 0°C.
La relación de resistencia se ve afectada por el tipo y la pureza del metal
utilizado para fabricar el RTD. En general, es más fácil que los RTDs que
tienen un alto valor de R0 combinado con una alta relación de resistencia
miden con precisión, pero las características del metal utilizado en la
resistencia del cable siguen afectando a la precisión inherente del RTD.
Medición de los RTD
 Que es un Pt100 ?
Un Pt100 es un sensor de temperatura. Consiste en un alambre de
platino que a 0 °C tiene 100 ohms y que al aumentar la temperatura

Funcionamiento del Pt100

aumenta su resistencia eléctrica.
El incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente y
característico del platino de tal forma que mediante tablas es posible
encontrar la temperatura exacta a la que corresponde.
 Ventajas del Pt100
■ Los Pt100 siendo levemente más costosos y mecánicamente no tan
rígidos como las termocuplas, las superan especialmente en

Funcionamiento del Pt100

aplicaciones de bajas temperaturas. (-100 a 200 °).
■ Los Pt100 pueden fácilmente entregar precisiones de una décima de
grado con la ventaja que la Pt100 no se descompone gradualmente
entregando lecturas erróneas, si no que normalmente se abre, con lo
cual el dispositivo medidor detecta inmediatamente la falla del sensor y
da aviso.
■ Este comportamiento es una gran ventaja en usos como cámaras
frigoríficas donde una desviación no detectada de la temperatura podría
producir algún daño grave.
■ Además la Pt100 puede ser colocada a cierta distancia del medidor sin
mayor problema (hasta unos 30 metros ) utilizando cable de cobre
convencional para hacer la extensión.
Valores de resistencia según la temperatura en
ºC para las sondas de resistencia Pt100,
con coeficiente de variación de resistencia

Tablas del Pt100

0,00385 según DIN 43.760 (IPTS-68)

En la tabla pueden verse los valores de resistencia de las sondas

de Pt100. A señalar que la misma tabla es válida para
termorresistencias Pt500 (500 ohmios a 0 °C) y Pt1000 (1.000
ohmios a 0 °C) multiplicando los valores correspondientes por 5 y
por 10, respectivamente.
Tablas del Pt100
Tablas del Pt100
Tablas del Pt100
Tablas del Pt100
 Conexión del Pt100
Existen 3 modos de conexión para las Pt100, cada uno de ellos requiere un
instrumento lector distinto. El objetivo es determinar exactamente la

Conexiones del Pt100

resistencia eléctrica R(t) del elemento sensor de platino sin que influya en la
lectura la resistencia de los cables Rc.
1.- Con 2 hilos
El modo más sencillo de conexión (pero menos recomendado) es con solo
dos cables.
En este caso las resistencias de los cables Rc1 y Rc2 que unen la Pt100 al
instrumento se suman generando un error inevitable.
El lector medirá el total R(t)+Rc1+Rc2 en vez de R(t).
Lo único que se puede hacer es usar cable lo más grueso posible para
disminuir la resistencia de Rc1 y Rc2 y así disminuir el error en la lectura.
Por ejemplo si la temperatura es 90°C, entonces R(t) = 134.7 ohms, pero si
el cable Rc1 tiene 1.3 ohms y el Rc2 tiene 1.2 ohms entonces la resistencia
medida será 134.7+1.3+1.2 = 137.2 ohms y la lectura del instrumento será
96 °C.

Conexiones del Pt100

Un cable común razonablemente grueso sería uno de diámetro equivalente
a 18 AWG. La resistencia de este cable es 0.0193 ohms por metro.
Por ejemplo si se usa este cable para medir una resistencia a 15 metros de
distancia, la resistencia total de los cables será 15*2*0.0193 = 0.579 ohms lo
que inducirá un error de 1.5°C en la lectura.
2.- Con 3 hilos
El modo de conexión de 3 hilos es el más común y resuelve bastante bien el
problema de error generado por los cables.

El único requisito es que los tres cables tengan la misma resistencia eléctrica
pues el sistema de medición se basa (casi siempre) en el "puente de

Conexiones del Pt100

Wheatstone". Por supuesto el lector de temperatura debe ser para este tipo de
conexión.
En el caso particular de los instrumentos ARIAN, se hace pasar una corriente
conocida a través de los cables azul y verde con lo cual el instrumento mide
2Rc. Luego mide la resistencia por los cables café y azul para finalmente
restarle 2Rc al valor medido y obtener R(t).
3.- Con 4 hilos
El método de 4 hilos es el más preciso de todos, los 4 cables pueden ser
distintos (distinta resistencia) pero el instrumento lector es más costoso.

Por los cables 1 y 4 se hace circular una corriente I conocida a través de R(t)
provocando una diferencia de potencial V en los extremos de R(t).

Conexiones del Pt100

Los cables 2 y 3 están conectados a la entrada de un voltímetro de alta
impedancia luego por estos cables no circula corriente y por lo tanto la caída
de potencial en los cables Rc2 y Rc3 será cero (dV=Ic*Rc=0*Rc=0) y el
voltímetro medirá exactamente el voltaje V en los extremos del elemento R(t).
Finalmente el instrumento obtiene R(t) al dividir V medido entre la corriente I
conocida.
 Tolerancia RTD
La mayoría de los fabricantes de sensores fabrican RTDs de platino con
niveles de precisión que cumplen las normas RTD IEC 60751 o ASTM

Tolerancia de los RTD

E1137.
La norma IEC 60751 define cuatro clases de tolerancia: Clase AA, A, B y
C. La norma ASTM E1137 define dos grados de tolerancia: Grados A y B.
■ Hay que tener en cuenta que la norma IEC 60751 especifica un
rango de temperatura máximo para cada clase. Por ejemplo, un
sensor de clase A equipado con un elemento RTD en espiral debe
mantener la tolerancia especificada de -100...+450°C. Si funciona
fuera de ese rango de temperatura, la precisión del sensor puede
ser de clase B.

■ Los sensores conformes a la norma ASTM E1137 con tolerancia

de grado A o grado B deben mantener la tolerancia especificada
de -200...+650°C.

Tolerancia de los RTD

■ Esta tabla muestra la tolerancia calculada para cada clase y grado
de RTD. Observe que los RTDs de clase C tienen una amplia
tolerancia de ±6,6°C a 600°C. La mayoría de aplicaciones
industriales requieren RTDs con tolerancia de clase B o mejor.
Clasificación y tolerancias de las sondas de resistencia IEC60751 y
ASTM E1137.

Tolerancia de los RTD

El siguiente gráfico muestra la tolerancia de los RTDs conformes a la
norma IEC60751. Puede ver que las RTDs son más precisas a 0°C, y
muestran una mayor probabilidad de error a medida que la temperatura
supera o baja de 0°C.

Tolerancia de los RTD

 Procedimientos de calibración
Los termómetros PRT tienen dos tipos de calibraciones: caracterización y
pruebas de tolerancia.

Calibración de los RTD

El tipo de calibración que se debe realizar viene determinado por el uso
que recibirá la unidad bajo prueba (UUT) y por la exactitud que requiera
el usuario.
La caracterización es el tipo de calibración en la que se determina la
resistencia de la unidad bajo prueba (UUT) a varios puntos de
temperatura y los datos se ajustan a una expresión matemática.
Por su parte, las pruebas de tolerancia son una calibración en la que se
compara la resistencia de la UUT respecto a valores definidos a
temperaturas específicas. No se realiza ningún tipo de ajuste de los
datos. En el laboratorio, se requiere realizar estos dos tipos de calibración
en función de las necesidades de los clientes.
■ Caracterización (ITS-90,Callendar-Van Dusen y Polinomios)
La caracterización es el método que se utiliza con mayor frecuencia para
una calibración de PRT con exactitud de media a alta. Con este método,
se determina una nueva relación de resistencia respecto a la temperatura

Calibración de los RTD

con cada calibración.
Por lo general, con este tipo de calibración se proporcionan nuevos
coeficientes de calibración y una tabla de calibración. Hay cinco pasos
básicos que se describen a continuación:
1. Coloque la sonda de referencia y las UUT en la fuente de temperatura,
muy cercanas entre sí.
2. Conecte los cables de conexión a los lectores; asegúrese de que la
conexión de 2, 3 o 4 hilos es correcta.
3. Mida la sonda de referencia y determine la temperatura.
4. Mida y registre la resistencia de las UUT.
5. Ajuste los datos.
■ Método de pruebas de tolerancia (ASTM 1137 o IEC 60751)
Las calibraciones PRT que incluyen pruebas de tolerancia se reservan
para aplicaciones de poca exactitud. Con este tipo de calibración, se
compara la resistencia de la UUT con valores definidos a temperaturas

Calibración de los RTD

específicas. Los valores se definen mediante uno de los modelos
comunes, como la curva ASTM 1137 o IEC 60751.
La sonda debe comprobarse para verificar que sigue la curva de interés.
Existen clases de exactitud definidas para que las sondas se ajusten a
ellas.
Las dos clases de exactitud más comunes son la clase A y la clase B:
Ejemplo. Calcule la exactitud de una sonda 0,1 ASTM Clase A a 100 °C

Calibración de los RTD

Se entiende que los PRT que cumplen una especificación estándar como
ASTM 1137 o IEC 60751 quedan dentro de tolerancias de valores de
resistencia definidas para cualquier temperatura dada.
Las PRT calibradas de esta manera se suelen utilizar en aplicaciones de
estilo industrial donde el lector no puede aceptar coeficientes únicos, sino
que esta preprogramado con una curva PRT común.
Como los estamos utilizando actualmente en la industria
Hay literalmente miles de aplicaciones en las que se utilizan RTD en todo el mundo,
pero aquí solo algunas:

Usos en la Industria
• Automotriz: temperatura del bloque del motor, sensor de admisión de aire,
temperatura del refrigerante, temperatura del aire exterior, sistemas de control de
clima, temperatura del aceite
• Procesamiento de alimentos: monitoreo de temperatura durante la fabricación y
almacenamiento, monitoreo de envío de productos perecederos
• Productos farmacéuticos: monitorización de la temperatura durante la
producción y el almacenamiento.
• HVAC(HVAC en español es Calefacción, Ventilación y Aire Acondicionado):
monitoreo de temperatura del aire, detección de incendios, control de clima
automático.
• Aeroespacial: temperatura del motor, temperatura del refrigerante, temperatura
del compresor, monitoreo del tanque de combustible, equipo de control de
incendios.
• Industrial: temperatura de la máquina, motores eléctricos, bobinados,
generadores de energía, compensación de termopar (CJC), hornos,
medición de potencia de microondas
• Médico: incubadoras de bebés, equipos de respiración, máquinas de
diálisis
• Comunicaciones: monitoreo de amplificador, compensación de
temperatura del transmisor
• Ordenadores: limitación de corriente de entrada
• Científico y de laboratorio: investigación en todos los campos de

Usos en la Industria
estudio.
• Productos de consumo: cafeteras, teléfonos móviles, estaciones
meteorológicas domésticas, baterías, tostadoras, termostatos,
calentadores de agua, refrigeradores y congeladores, lavavajillas,
lavadoras y secadoras de ropa, aires acondicionados, mantas eléctricas.
Fuentes de información:
■ https://dewesoft.com/es/daq/medir-temperatura-con-sensores-rtd#w
hat-is-rtd-sensor
■ https://www.prelectronics.com/es/the-fundamentals-of-rtd-temperat
ure-sensors/
■ https://sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/2017-02-11_11-19
-12139942.pdf
■ http://www.arian.cl/downloads/nt-004.pdf
■ https://www.fluke.com/es-gt/informacion/blog/calibracion/calibraci
on-y-prueba-de-sensores-rtd