L'uso corretto delle termocoppie non solo garantisce letture accurate della temperatura e qualità del prodotto, ma consente anche di risparmiare sul consumo di materiale della termocoppia, risparmiando così denaro e garantendo la qualità del prodotto. Installazione errata, conduttività termica e ritardo temporale sono le principali fonti di errore nell'uso della termocoppia.
1. Errori introdotti da un'installazione errata
Ad esempio, la posizione e la profondità di inserimento della termocoppia potrebbero non riflettere la temperatura effettiva del forno. In altre parole la termocoppia non deve essere installata troppo vicino alla porta o agli elementi riscaldanti e la profondità di inserimento deve essere almeno 8-10 volte il diametro del tubo di protezione; lo spazio tra la guaina protettiva della termocoppia e la parete non è riempito di materiale isolante, provocando la fuoriuscita di calore dal forno o l'ingresso di aria fredda. Pertanto, lo spazio tra il tubo protettivo della termocoppia e il foro nella parete del forno deve essere sigillato con argilla refrattaria o corda di amianto per evitare che la convezione di aria calda e fredda influisca sulla precisione della misurazione della temperatura; l'estremità fredda della termocoppia è troppo vicina al corpo del forno, facendo sì che la temperatura superi i 100 gradi; la termocoppia deve essere installata il più lontano possibile da forti campi magnetici ed elettrici, pertanto i cavi della termocoppia e di alimentazione non devono essere installati nella stessa canalina per evitare interferenze ed errori; la termocoppia non può essere installata in un'area in cui il fluido misurato ha un flusso ridotto. Quando si utilizza una termocoppia per misurare la temperatura del gas in un tubo, la termocoppia deve essere installata contro la direzione del flusso e a pieno contatto con il gas.
2. Errori introdotti da uno scarso isolamento
Ad esempio, se la termocoppia è scarsamente isolata, oppure se sul tubo di protezione e sulla morsettiera sono presenti eccessivi residui di sporco o sale, con conseguente scarso isolamento tra i poli della termocoppia e la parete del forno, la situazione è ancora più grave alle alte temperature. Ciò non solo causerà la perdita di potenziale termoelettrico ma introdurrà anche interferenze e l'errore risultante può talvolta raggiungere centinaia di gradi.
3. Errori introdotti dall'inerzia termica
A causa dell'inerzia termica della termocoppia, il valore indicato dallo strumento resta indietro rispetto alla variazione della temperatura misurata. Questo effetto è particolarmente evidente durante le misurazioni rapide. Pertanto, quando possibile, si dovrebbero utilizzare termocoppie con termoelementi più sottili e diametri del tubo protettivo più piccoli. Se l'ambiente di misurazione della temperatura lo consente, il tubo protettivo può anche essere rimosso. A causa del ritardo nella misurazione, l'ampiezza delle fluttuazioni di temperatura rilevate dalla termocoppia è inferiore all'ampiezza delle fluttuazioni di temperatura del forno. Maggiore è il ritardo di misurazione, minore è l'ampiezza delle fluttuazioni della termocoppia e maggiore è la differenza rispetto alla temperatura effettiva del forno. Quando si utilizza una termocoppia con una costante di tempo elevata per la misurazione o il controllo della temperatura, anche se la temperatura visualizzata dallo strumento fluttua molto poco, la temperatura effettiva del forno può variare in modo significativo. Per misurare con precisione la temperatura, è necessario selezionare una termocoppia con una costante di tempo piccola. La costante di tempo è inversamente proporzionale al coefficiente di scambio termico e direttamente proporzionale al diametro del giunto caldo della termocoppia, alla densità del materiale e al calore specifico. Per ridurre la costante di tempo, oltre ad aumentare il coefficiente di scambio termico, il metodo più efficace è ridurre al minimo le dimensioni della giunzione calda. In pratica, vengono solitamente utilizzati materiali con una buona conduttività termica, insieme a tubi protettivi a pareti sottili-con diametri interni piccoli. Nelle misurazioni della temperatura più precise, vengono utilizzate termocoppie a filo-scoperto senza tubi protettivi, ma queste termocoppie si danneggiano facilmente e devono essere calibrate e sostituite tempestivamente.
