Los sensores termoeléctricos (termopares) se utilizan exclusivamente en calderas de gas y calentadores de agua equipados con dispositivos automáticos de seguridad no volátiles. La tarea del elemento es monitorear la presencia de una llama del quemador mediante el suministro continuo de voltaje a la válvula solenoide de la unidad de control SIT 630 (o similar). Nuestro objetivo es decirle qué es un termopar, cómo funciona y cómo cambia en caso de mal funcionamiento.
Dispositivo sensor termoeléctrico de llama
Un termopar es una característica de seguridad de una caldera de gas que genera voltaje durante el calentamiento y mantiene la válvula de suministro de combustible abierta mientras el encendedor está encendido. El sensor que se muestra en la foto actúa de forma autónoma, sin conectar una fuente de alimentación externa. El alcance de los termopares son las instalaciones no volátiles que funcionan con gas: estufas, estufas de cocina y calentadores de agua.
Expliquemos el principio de funcionamiento del termopar para la 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 (para electrodomésticos).
El sensor consta de las siguientes partes (el dispositivo se muestra a continuación en el diagrama):
- un termoelectrodo de unión caliente hecho de dos aleaciones diferentes, atornillado con una tuerca a la placa de montaje al lado del quemador piloto de la caldera;
- cable de extensión: un conductor encerrado dentro de un tubo de cobre, que simultáneamente desempeña el papel de un contacto negativo;
- terminal positivo con una arandela dieléctrica, insertada en el receptáculo de la válvula de gas automática y fijada por una tuerca;
- Existen variedades de termopares conectados a la automatización mediante terminales de tornillo convencionales.
Nota. Se necesita un tubo de cobre para proteger el conductor positivo de la interferencia externa creada por la red doméstica de 220 V y otros aparatos eléctricos. Recuerde: el voltaje mínimo del termopar es de solo 20 mV.
Para la fabricación de electrodos que producen EMF, se utilizan aleaciones metálicas especiales. Los pares térmicos más comunes:
- cromel-alumel (tipo K según la clasificación europea, designación - TXA);
- cromel - copel (tipo L, abreviatura - THC);
- chromel - constantan (tipo E, designado THKn).
Referencia. Alumel es una aleación de níquel con aluminio, manganeso y silicio. La composición del cromel es 90% de níquel, 10% de cromo. Copel también incluye níquel combinado con cobre y silicio.
Principio de funcionamiento como parte de la caldera.
El diagrama de conexión del sensor termoeléctrico en varios dispositivos que usan gas es aproximadamente el mismo. El electrodo de medición se encuentra en el área de la mecha o el quemador principal, el conductor está conectado a un electroimán que abre el suministro de gas.
Informacion de referencia. En los generadores de calor atmosféricos y turboalimentados conectados a la red eléctrica doméstica, se puede utilizar un sensor fotoeléctrico en lugar de un termopar. Detecta la presencia de fuego sin calentamiento directo.
¿Cómo funciona un termopar en calderas de pie como AOGV y dispositivos similares?
- El usuario presiona el botón con una mano y abre por la fuerza la válvula solenoide de suministro de gas.
- Con la segunda mano, el propietario enciende el encendido piezoeléctrico mientras mantiene presionada la primera tecla. El encendedor parpadea.
- Según el manual de instrucciones, el botón se debe mantener presionado durante 5-30 segundos (según el modelo de la unidad), durante el cual la mecha calienta el electrodo de medición.
- Una corriente continua surge de los termoelectrodos en el circuito del electroimán. El usuario suelta la llave, pero el suministro de combustible no se detiene: la válvula ahora mantiene el voltaje del termopar.
Si, por varias razones, el fuego se apaga, el calentamiento del termopar termina, el EMF desaparece. El electroimán se apagará, el resorte cerrará la válvula y bloqueará la ruta del combustible.
Referencia. Los calentadores de agua a gas sin electricidad están equipados con automatización de varios fabricantes: EuroSIT, Zhukovsky Plant, Arbat, Orion, etc. Un termopar en todas partes funciona con el mismo principio: mientras el electrodo se calienta por una llama, el suministro de gas estará abierto.
Diferencias con el sensor de temperatura.
Además de un termopar, se conecta un bulbo térmico 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 los elementos y los tubos de conexión de cobre son un poco similares. Un propietario ignorante puede confundir fácilmente estos sensores.
Enumeramos las principales diferencias entre un medidor de temperatura y un termopar:
- diseño del sensor: un fuelle cilíndrico hecho en forma de matraz de cobre con un extremo sellado;
- la bola térmica está conectada a la transmisión automática de gas con un tubo capilar más delgado que el sensor generador de electricidad;
- el matraz termosensible en sí está instalado dentro de la funda de inmersión o está oculto debajo de la carcasa cerca de la camisa de agua, y no está montado cerca del encendedor;
- el medidor de temperatura no se desconecta de la automatización en absoluto o difiere en el tamaño de la tuerca de fijación.
Nota. El bulbo térmico actúa según un principio diferente: cuando se calienta, un líquido especial se expande dentro del matraz. La presión capilar se transmite a una válvula de automatización que apaga el quemador principal. La llama del encendedor no se extingue.
Cómo verificar y reemplazar un termopar
El síntoma principal de un mal funcionamiento del sensor de llama es que la mecha se apaga simultáneamente cuando se suelta el botón. A veces, el problema se manifiesta de manera diferente: la luz en el encendedor permanece, pero después de encender el quemador principal, el suministro de combustible se apaga nuevamente y la caldera se apaga por completo. Las causas de tales problemas:
- el electrodo térmico está cubierto de hollín y no se calienta bien, lo que significa que el voltaje en el circuito cae por debajo de un mínimo;
- agotamiento del cuerpo del medidor;
- violación de contacto en el cruce caliente;
- la tuerca de fijación estaba desenroscada, la varilla de trabajo estaba sesgada y no se calentaba bien con el encendedor;
- el sensor de tracción ha quedado inutilizable o se ha producido un circuito abierto.
Aclaración. Un mal funcionamiento del sensor de tracción causa síntomas similares, ya que este "remolque" está conectado en serie con el termopar (en circuito abierto). Para excluir la influencia del sensor, cortocircuite temporalmente sus cables.
Para el diagnóstico, necesitará un multímetro u otro dispositivo que pueda 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 entrada. Retire la cubierta o el panel frontal de la unidad.
- Usando llaves de extremo abierto, desenrosque las tuercas que aseguran el termoelectrodo y el tubo de conexión. Retire el sensor de llama.
- Inspeccione cuidadosamente el electrodo de trabajo, límpielo del hollín con un cepillo y trapos. Si se detecta desgaste durante la inspección visual, el termopar debe reemplazarse incondicionalmente.
- Una vez en la cocina, encienda la estufa de gas. Conecte las abrazaderas del multímetro al pasador central y al tubo de cobre. Establezca el límite de medición más bajo: 0.1 o 1 V.
- Calienta el termopar con una estufa de gas, observando las lecturas del voltímetro.
Condición principal: Un termopar de trabajo para la caldera debe dar un voltaje de al menos 0.02 voltios. Si el dispositivo muestra ceros, el voltaje salta o no supera los 20 mV, el elemento debe cambiarse. Los sensores modernos no se pueden reparar soldando.
Propina.Al comprar un nuevo termopar, guíese siempre por la marca y el modelo específico de la caldera, para no confundirse con las marcas y designaciones.
Si no desea eliminar el elemento antes de tiempo, 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 describió anteriormente. Sosteniendo la llave, encienda el encendedor y tome lecturas. La desventaja de este método es la imposibilidad de inspección visual y limpieza del electrodo del hollín.
Al instalar un nuevo termopar en una caldera de gas, ajuste la posición de la varilla calentada. Idealmente, el electrodo se coloca horizontalmente, no se desvía hacia arriba o hacia abajo y está bien lavado por la llama de la mecha.