I cavi per termocoppie fanno parte del circuito di misura. La lega con cui sono costruiti genera a sua volta una tensione, che si somma al segnale del sensore e arriva allo strumento come se fosse temperatura. Da qui nascono le due famiglie che si trovano a catalogo: il cavo di estensione, costruito con le stesse leghe della termocoppia, e il cavo compensato, costruito con leghe sostitutive che ne imitano la curva dentro un intervallo ristretto.
Scambiare l’una con l’altra costa qualche grado di errore, e la misura resta plausibile: nessun allarme se ne accorge. In breve: quando il cavo attraversa ambienti caldi o esce dalla finestra di validità della lega sostitutiva serve l’estensione, mentre il compensato conviene sulle termocoppie di metallo nobile e sui tratti che lavorano vicino alla temperatura ambiente.
Un cavo di estensione usa gli stessi materiali del sensore. Un cavo compensato usa leghe diverse, scelte perché generano una forza elettromotrice simile entro un intervallo di temperatura dichiarato. Fuori da quell’intervallo la somiglianza si perde e l’errore cresce senza segnali.
La convenienza del compensato nasce dal costo dei materiali. Sulle termocoppie al platino, cioè i tipi R, S e B, prolungare con la stessa lega costerebbe più del sensore. Sul tipo K la scelta resta aperta e dipende da dove passa il cavo. Sul tipo J il problema non si pone, perché la norma prevede solo il cavo di estensione JX: ferro e costantana costano poco e non c’è niente da risparmiare.
A catalogo le due famiglie stanno su scaffali separati, i cavi compensati per termocoppie da una parte e i cavi di estensione dall’altra.
La sigla stampata sulla guaina dice quasi tutto. La lettera iniziale indica il tipo di termocoppia: J, K, T, E e N per le leghe comuni, R, S e B per il platino. La X che segue identifica un cavo di estensione, come JX e KX. La C identifica un cavo compensato ed è seguita da una seconda lettera, che dichiara quale coppia di leghe sostitutive è stata usata: KCA e KCB sono due compensati diversi per lo stesso tipo K.
Le sigle non sono intercambiabili. KCB, per esempio, resta valido con il cavo tra 0 e 100 gradi. Se il tratto corre lungo un forno o dentro un quadro caldo quella finestra salta, mentre KX regge da meno 25 a più 200 gradi. Un dettaglio che sfugge spesso è che il cavo si sceglie in base al sensore, non allo strumento: un cavo termocoppia tipo J collegato a una termocoppia K legge un’altra curva, e il display mostra comunque un numero credibile.
La tolleranza è dichiarata due volte, una per il sensore e una per il cavo, e i due contributi si sommano.
Per la termocoppia vale la IEC 60584-1. La classe 1 ammette il maggiore fra 1,5 gradi e lo 0,4 per cento della temperatura misurata, la classe 2 il maggiore fra 2,5 gradi e lo 0,75 per cento. Su un forno a 600 gradi la differenza è concreta: 2,4 gradi contro 4,5. La classe 3 esiste solo per alcuni tipi alle basse temperature e non riguarda il J.
Per il cavo vale invece la IEC 60584-3, che prevede 1,5 gradi in classe 1 e 2,5 gradi in classe 2, riferiti al cavo mantenuto entro il proprio intervallo di impiego. I compensati si fermano alla classe 2. Le stesse classi valgono per il cavo termocoppia tipo K, il più diffuso negli impianti industriali.
Mettendo in fila sensore in classe 2, cavo in classe 2 e incertezza dello strumento, un anello di misura arriva a sette gradi di scarto restando dentro le norme. Su una linea di estrusione sette gradi separano un profilo buono da uno da scartare; quindi, la classe non è un dettaglio da lasciare all’ufficio acquisti.
Nella IEC 60584-3 il conduttore negativo è sempre bianco e la guaina prende il colore del positivo. Il tipo K è verde, il J nero, il T marrone, l’E viola, l’N rosa, R e S arancio.
| Tipo | Positivo | Negativo | Guaina |
| J | nero | bianco | nero |
| K | verde | bianco | verde |
| T | marrone | bianco | marrone |
| E | viola | bianco | viola |
| N | rosa | bianco | rosa |
| R e S | arancio | bianco | arancio |
Lo standard nordamericano ANSI MC 96.1 ribalta la logica sul negativo, che è sempre rosso. Su una macchina importata capita spesso di trovarselo davanti, con il rischio di invertire la polarità leggendo i colori sulla mappa sbagliata. Circolano ancora vecchi codici nazionali, quindi davanti a un cavo di provenienza incerta il colore va verificato. Sul tipo K una calamita toglie il dubbio in un secondo, perché il conduttore negativo è magnetico e il positivo no. Per il quadro completo dei colori cavi termocoppie e per la tabella dei cavi termocoppie con sigle e temperature ci sono due approfondimenti dedicati.
Il più comune è prolungare con quello che si trova in magazzino. Un tratto di rame crea due nuove giunzioni sulla morsettiera e quelle giunzioni diventano una termocoppia parassita: finché la morsettiera resta a temperatura ambiente l’errore è contenuto, quando il quadro sale a 50 gradi non lo è più.
Segue la polarità invertita, che si riconosce da una lettura che scende mentre il processo scalda. Poi ci sono i connettori: anche il connettore va costruito nella lega giusta, altrimenti la catena si interrompe proprio dove sembra continuare.
Resta il percorso. Un cavo di segnale che corre in parallelo a un’alimentazione di potenza raccoglie disturbi, e su un segnale di poche decine di microvolt per grado il disturbo si legge sul display. Coppia ritorta e schermo collegato a terra da un lato solo bastano quasi sempre; quando non bastano, conviene rivedere il tracciato prima di cambiare il cavo, come spiega l’approfondimento sulle interferenze nei cavi elettrici.
Caviterm produce cavi per termocoppie a Provaglio d’Iseo dal 1981, con leghe classificate Special ½ tolleranza e un magazzino organizzato per la pronta consegna. La gamma copre estensione e compensazione per i tipi più diffusi, con isolanti che vanno dal PVC alla fibra di vetro e versioni a catalogo fino a 400 gradi di esercizio. Il sistema qualità è certificato ISO 9001:2015.
Quando il cavo a catalogo non basta, l’ufficio tecnico lavora su specifica: ricostruzione di un cavo fuori produzione partendo da un campione, schermature particolari, numero di coppie diverso dallo standard. Chi deve decidere può partire dalla gamma di cavi per termocoppie e chiedere un confronto sui dati di targa dell’impianto.
No. Cambiano le leghe della coppia, e con le leghe cambiano il campo di misura, la sensibilità e la resistenza all’atmosfera del processo. Un tipo J e un tipo K collegati allo stesso strumento danno letture diverse a parità di temperatura, perché generano tensioni diverse.
La J è ferro e costantana, arriva intorno ai 750 gradi e costa meno. La K è nichel cromo e nichel alluminio, lavora fino a circa 1200 gradi e regge meglio le atmosfere ossidanti. Il cavo va scelto di conseguenza: JX per la prima, KX o un compensato per la seconda.
Indica la coppia nichel cromo (positivo) e nichel alluminio (negativo). È il tipo più usato in ambito industriale per l’ampiezza del campo di misura e per il costo contenuto rispetto alle termocoppie al platino.
Il termistore è un componente a semiconduttore che cambia resistenza con la temperatura e lavora su intervalli stretti con grande sensibilità. La termocoppia genera una tensione e copre intervalli molto più ampi, fino a oltre mille gradi, con una sensibilità inferiore.
Non senza introdurre un errore. Nel punto in cui il rame incontra le leghe del sensore nasce una giunzione parassita che genera una tensione propria, tanto più alta quanto più scalda la morsettiera.
Con la IEC 60584-3 il negativo è il conduttore bianco. Con lo standard ANSI è il rosso. Se il cavo non è marcato in modo leggibile, sul tipo K il negativo si individua con una calamita.
