Endress+Hauser iTHERM TrustSens

Este año, el iTHERM TrustSens ganó el Premio Hermes de la Hannover Messe y el Premio a la Innovación AMA en el marco de Sensor+Test 2018. En su desarrollo se incorporó el know-how de Endress+Hauser Wetzer, de Innovative Sensor Technology IST AG, que pertenece al grupo Endress+Hauser, y de la Universidad Técnica de Ilmenau. Allí, el Dr. Marc Schalles, jefe del grupo de trabajo de medición de temperatura, desarrolló el principio de funcionamiento del TrustSens.

Señor Schalles, el equipo del proyecto logró integrar una calibración basada en un punto fijo de la temperatura de Curie en un termómetro. ¿Cómo se le ocurrió esta idea?

Marc Schalles: Los termómetros siempre se calibran directamente o con ayuda de termómetros de comparación en una cadena trazable en puntos fijos. Estos son temperaturas en las que sustancias puras muestran un cambio de fase; es decir, se funden, solidifican o tienen su punto triple. Para la calibración, se utilizan, entre otros, celdas de punto fijo que contienen la sustancia correspondiente. Aquí en la TU Ilmenau, hace ya 25 años, comenzamos a miniaturizar estas celdas para integrarlas en termómetros y calibrarlos en línea. Pero había desventajas: en un punto fijo de metal, hay que mantener la fusión. Además, en cada cambio de fase, se transforma calor — por lo que el sensor mide la temperatura de cambio de fase y no la del proceso. Por eso, busqué alternativas y las encontré. Esto fue el punto de partida para que en esta cooperación se pudiera desarrollar un termómetro industrial con la calibración basada en la temperatura de Curie integrada.

Schalles: En la temperatura de Curie también ocurre un cambio de fase, similar a los materiales de punto fijo clásicos. Es la temperatura específica del material, por encima de la cual los materiales ferromagnéticos o ferroeléctricos pierden sus propiedades. Durante el cambio de fase en la temperatura de Curie, estos materiales permanecen en estado sólido tanto en estado polarizado como en no polarizado, por lo que son muy adecuados para su integración en un uso de termómetro. Además, la transición de fase se puede detectar y reproducir eléctricamente de manera muy precisa. Los colegas de Endress+Hauser, junto con los operadores de plantas, analizaron a qué temperatura debería ocurrir este cambio de fase para que pudiera usarse en los procesos de la industria alimentaria y de ciencias de la vida. Luego, investigamos qué material funciona en ese rango — en su selección y manejo, como en las celdas de punto fijo clásicas, hay mucho know-how involucrado.

¿Cuáles fueron los desafíos para la implementación del iTHERM TrustSens en un producto?

Schalles: El mayor desafío fue el espacio limitado disponible. Las unidades de medición TrustSens más pequeñas tienen un diámetro exterior de tres milímetros. Dentro de ellas, debían integrarse el sensor de temperatura principal, el sensor de referencia con el material especial y los métodos eléctricos de medición para detectar el cambio de fase. Endress+Hauser, gracias a su experiencia tecnológica, desarrolló la forma del sensor y del termómetro de modo que se lograra una transición de fase estable a largo plazo. La experiencia del especialista en sensores IST, que pertenece al grupo Endress+Hauser, fue fundamental para esto.

¿Qué tan segura es esta nueva forma de calibración en comparación con las calibraciones clásicas, como por ejemplo con ruedas de calibración?

Schalles: Las calibraciones comparativas con ruedas de calibración son procedimientos estacionarios. Aquí, se introduce el termómetro a verificar y el termómetro de comparación y se espera a que alcancen un equilibrio térmico, es decir, que ambos se ajusten a la misma temperatura de forma estática. En cambio, en el iTHERM TrustSens, la calibración se realiza en un proceso dinámico. Gracias a la forma adecuada del TrustSens, aseguramos que el cambio de temperatura producido por el medio del proceso registre de manera equivalente tanto al sensor de referencia como al sensor de proceso. Para ello, dimensionamos térmicamente el termómetro y optimizamos los procesos de transferencia de calor que ocurren en su interior.

¿Fue algo especial para usted el desarrollo del sensor?

Schalles: Definitivamente. Me pareció notable que Endress+Hauser haya dado mucho espacio para el desarrollo de un termómetro de proceso auto calibrable, especialmente porque la investigación fue abierta en cuanto a resultados. La empresa ha demostrado que comprende los procesos de sus clientes. Me impresiona cómo se vive una cultura de innovación así. Gracias a ello, no se quedó solo en la idea, sino que fue un ejemplo exitoso de desarrollo y una colaboración fructífera entre investigación y empresa.