Termopila

Una termopila es un dispositivo electrónico que convierte la energía térmica en energía eléctrica. Está compuesto por varios termopares conectados normalmente en serie o, menos comúnmente, en paralelo. Un dispositivo de este tipo funciona según el principio del efecto termoeléctrico, es decir, genera voltaje cuando metales diferentes (termopares) se exponen a una diferencia de temperatura.

Los termopares funcionan midiendo el diferencial de temperatura desde su punto de unión hasta el punto en el que se mide el voltaje de salida del termopar. Una vez que un circuito cerrado está formado por más de un metal y hay una diferencia de temperatura entre las uniones y los puntos de transición de un metal a otro, se produce una corriente como si se generara por una diferencia de potencial entre la unión fría y caliente.

Los termopares se pueden conectar en serie como pares de termopares con una unión ubicada a cada lado de una capa de resistencia térmica. La salida del par de termopares será un voltaje que es directamente proporcional a la diferencia de temperatura a través de la capa de resistencia térmica y también al flujo de calor a través de la capa de resistencia térmica. Agregar más pares de termopares en serie aumenta la magnitud de la salida de voltaje. Las termopilas se pueden construir con un solo par de termopares, compuesto por dos uniones de termopares o múltiples pares de termopares.

Las termopilas no responden a la temperatura absoluta, sino que generan un voltaje de salida proporcional a una diferencia de temperatura local o un gradiente de temperatura. La cantidad de voltaje y potencia son muy pequeñas y se miden en milivatios y milivoltios mediante dispositivos controlados que están diseñados específicamente para tal fin.

Las termopilas se utilizan para proporcionar una salida en respuesta a la temperatura como parte de un dispositivo de medición de temperatura, como los termómetros infrarrojos ampliamente utilizados por los profesionales médicos para medir la temperatura corporal, o en acelerómetros térmicos para medir el perfil de temperatura dentro de la cavidad sellada del sensor.. También se utilizan ampliamente en sensores de flujo de calor, pirheliómetros y controles de seguridad de quemadores de gas. La salida de una termopila suele estar en el rango de decenas o cientos de milivoltios. Además de aumentar el nivel de la señal, el dispositivo se puede utilizar para proporcionar un promedio de temperatura espacial.

Las termopilas también se utilizan para generar energía eléctrica a partir, por ejemplo, del calor de componentes eléctricos, viento solar, materiales radiactivos, radiación láser o combustión. El proceso también es un ejemplo del efecto Peltier (corriente eléctrica que transfiere energía térmica), ya que el proceso transfiere calor de las uniones calientes a las frías.

También existen los llamados sensores de termopila, que son medidores de potencia basados en el principio de que la potencia óptica o láser se convierte en calor y el aumento de temperatura resultante se mide mediante una termopila.